CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
3.1. Lựa chọn các thông số để khảo sát
3.1.1. Tiêu chí đánh giá tính dẫn hướng
Tính dẫn hƣớng của ơ tơ, đặc trƣng là các góc lăn lệch cầu trƣớc và cầu sau 1, 2
có ảnh hƣởng lớn đến tính điều khiển và ổn định quỹ đạo (ổn định hƣớng chuyển động). Để khảo sát tính dẫn hƣớng có các phƣơng án khảo sát thí nghiệm [9] nhƣ:
- Tính ổn định quỹđạo khi chuyển làn. - Tính ổn định chuyển động thẳng. - Tính quay vịng của ơ tơ.
Trong đó có các tiêu chí quan trọng của tính dẫn hƣớng [9] [49] nhƣ: - Vận tốc dọc vx;
- Hiệu góc lăn lệch cầu trƣớc 1 và cầu sau 2; - Tính nhạy điều khiển;
- Góc quay, vận tốc và lực tác dụng lên vành tay lái - Chuyển vị, vận tốc, gia tốc ngang thân xe;
- Góc, vận tốc góc quay thân xe ; - Góc nghiêng ngang thân xe;
- Bán kính quay vịng R;
- Quỹđạo chuyển động.
Trong khuôn khổ luận án chọn phƣơng án tính quay vịng của ô tô và các thơng số khảo sát tính dẫn hƣớng của ô tô nhƣ sau:
- Ảnh hƣởng của áp suất lốp đến hiệu góc lăn lệch trƣớc δ1 và sau δ2; - Ảnh hƣởng của áp suất lốp tới gia tốc ngang;
- Ảnh hƣởng của áp suất lốp tới vận tốc quay thân xe; - Ảnh hƣởng của áp suất lốp đến quỹ đạo chuyển động.
3.1.2. Các phương án khảo sát
3.1.2.1. Đối với mơ hình lốp
Bảng 3. 1. Các chếđộ khảo sát mơ hình lốp Thông số Thông số Phƣơng án Áp suất lốp (kPa) Tải trọng (kN) Vận tốc của lốp v(km/h) Tiêu chí đánh giá Phần trình bày trong luận án Khảo sát ảnh hƣởng của áp suất lốp đến góc lăn lệch Pw = 420; 500; 580; 660; 2, 4, 6 kN 30 Độ cứng ngang 3.3. 1
3.1.2.2. Đối với mơ hình khơng gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng
Khảo sát trong trƣờng hợp ơ tơ quay vịng với góc quay vành tay lái khơng đổi, vận tốc không đổi.
Bảng 3. 2. Các chế độ khảo sát mơ hình khơng gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng Thơng số Phƣơng án Áp suất lốp (kPa) Góc quay vành tay lái (độ) v (km/h) Tiêu chí đánh giá Phần trình bày trong luận án Phƣơng án 1: Khảo sát ảnh hƣởng của áp suất lốp đến hiệu góc lăn lệch trƣớc sau. Pw = 420; 500; 580; 660; - t0 đến t1 0 - t1 đến t2 0 180 - t2 đến t3 180 20, 30, 40 Hiệu góc lăn lệch trƣớc sau 3.3.2 Phƣơng án 2: Khảo sát ảnh hƣởng của áp Pw = 420; 500; 580; 660; 20, 30, 40 Gia tốc ngang 3.3.3
suất lốp tới gia tốc ngang Phƣơng án 3: Khảo sát ảnh hƣởng của áp suất lốp tới vận tốc quay thân xe Pw =660; 20, 30, 40 Vận tốc quay thân xe 3.3.4 Phƣơng án 4: Khảo sát ảnh hƣởng của áp suất lốp đến quỹ đạo chuyển động. Pw = 420; 500; 580; 660; 20; 30; 40 Quỹ đạo chuyển động 3.3.5 3.2. Điều kiện khảo sát 3.2.1. Quy luật đánh lái
Quay vịng là q trình ngƣời lái điều khiển vô lăng tăng đến một giá trị không đổi sao cho xe có thể quay vịng theo các quỹđạo mong muốn. Trong thực tế, khi quay với tốc độ càng cao thì tốc độđánh lái phải càng nhanh để đảm bảo xe không bị vƣợt ra khỏi quỹ đạo mong muốn. Quy luật đánh lái khi đó là quy luật đánh lái có phản hồi. Trong khả năng thực hiện nghiên cứu, luận án chƣa mô tả đƣợc quy luật dạng có phản hồi mà chỉ dừng lại ở việc định nghĩa trƣớc một quy luật đánh lái để khảo sát. Bỏ qua ảnh hƣởng của đàn hồi hệ thống lái, luận án sử dụng góc quay vành tay lái làm quy luật đầu vào khi quay vịng.
Hình 3. 1. Góc quay của vành tay lái lý thuyết và thực nghiệm
Luận án khảo sát góc quay của vành tay lái với các giá trị góc quay vành tay lái α khác nhau ở khoảng thời gian khác nhau.
o o o o 3 0 khi t 0 1(s) 0 180 khi t 1 2(s) 180 khi t 2 t (s) (3.1)
3.2. . huật tốn giải hệ phương trình vi ph n b ng phần mềm mơ phỏng
số
Nhƣ đã phân tích ở trên, do hệ phƣơng trình cơ sở sẽ đƣợc giải trong miền thời gian nên để phục vụ cho q trình tính tốn, nghiên cứu sinh sử dụng phần mềm mơ phỏng số. Trong đó:
+ Giải hệ phƣơng trình trong miền thời gian sử dựng phần mềm mô phỏng theo thời gian. Mỗi một phƣơng trình trong hệ sẽ đƣợc mơ tả bằng 1 chƣơng trình con (Subsystem). Các chƣơng trình con có đầu vào và đầu ra liên hệ mật thiết với nhau trong mơi trƣờng lập trình.
Hình 3. 2. Sơ đồ thuật tốn giải hệ phương trình động lực học mơ hình lốp Pacejka
Hình 3. 3. Sơ đồ thuật tốn giải hệ phương trình động lực học mơ hình khơng gian 3 khối lượng nghiên cứu tính dẫn hướng
3.3. Khảo sát ảnh hƣởng của một số thơng sốđến tính dẫn hƣớng của ô tô tô
3.3.1. Khảo sát đặc tính lốp
Khảo sát ảnh hƣởng của áp suất lốp đến góc lăn lệch
Hình 3. 4. Mối quan hệgóc lăn lệch và lực ngang Fy tại tải trọng 2000 N
Hình 3. 6. Mối quan hệgóc lăn lệch và lực ngang Fy tại tải trọng 6000 N
Từ 3 hình 3.4, 3.5, 3.6 cho thấy khi lực ngang tăng, góc lăn lệch tăng, mối quan hệ này đƣợc coi là tuyến tính khi góc lăn lệch trong khoảng 0o~3o.
Khi áp suất lốp giảm, độ cứng ngang của lốp giảm. (Góc hợp bởi đƣờng đồ thị và trục hồnh tăng lên).
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của áp suất lốp đến hiệu góc lăn lệch ở các tốc
độ khác nhau.
3.3.2.1. Áp suất của cả 2 lốp trước giảm
Hình 3. 7. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất lốp trước giảm) tới hiệu góc
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 20 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.7 tại thời điểm 1s xe bắt đầu đánh lái, hiệu góc lăn lệch tăng lên (lớn hơn 0), trong khoảng từ 2s đến 10s giữ nguyên góc quay vành tay lái α =1800, hiệu góc lăn lệch đạt đỉnh rồi giảm dần. Xe có xu hƣớng ổn định hiệu góc lăn lệch, ổn định hƣớng chuyển động hơn. Khi giảm áp suất lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, hiệu góc lăn lệch tăng, mức thay đổi AB giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,018 độ.
Hình 3. 8. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất lốp trước giảm) tới hiệu góc
lăn lệch ở vận tốc 30 km/h
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 30 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.8 tại thời điểm 1s xe bắt đầu đánh lái, hiệu góc lăn lệch tăng lên (lớn hơn 0), trong khoảng từ 2s đến 10s giữ nguyên góc quay vành tay lái α =1800, hiệu góc lăn lệch đạt đỉnh rồi giảm dần. Xe có xu hƣớng ổn định hiệu góc lăn lệch, ổn định hƣớng chuyển động hơn. Khi giảm áp suất lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, hiệu góc lăn lệch tăng, mức thay đổi AB giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,03 độ.
Hình 3. 9. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất lốp trước giảm) tới hiệu góc
lăn lệch ở vận tốc 40 km/h
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 40 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.9 tại thời điểm 1s xe bắt đầu đánh lái, hiệu góc lăn lệch tăng lên (lớn hơn 0), trong khoảng từ 2s đến 10s giữ nguyên góc quay vành tay lái α =1800, hiệu góc lăn lệch đạt đỉnh rồi giảm dần. Xe có xu hƣớng ổn định hiệu góc lăn lệch, ổn định hƣớng chuyển động hơn. Khi giảm áp suất lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, hiệu góc lăn lệch tăng, mức thay đổi AB giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,05 độ xe.
Từ 3 đồ thị ở 3vận tốc trên:
- Ở vận tốc càng cao hiệu góc lăn lệch càng lớn (ở 20 km/h hiệu góc lăn lệch lớn nhất 0,29 độ; ở 30 km/h hiệu góc lăn lệch lớn nhất 0,4 độ; ở 40 km/h hiệu góc lăn lệch lớn nhất 0,54 độ). Nhƣ vậy khi tăng vận tốc từ 20 km/h đến 40 km/h hiệu góc lăn lệch tăng 46,3%.
Hình 3. 10. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất 1 bên lốp cầu trước giảm) tới
hiệu góc lăn lệch ở vận tốc 20 km/h
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 20 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.10 tại thời điểm 1s xe bắt đầu đánh lái, hiệu góc lăn lệch tăng lên (lớn hơn 0), trong khoảng từ 2s đến 10s giữ nguyên góc quay vành tay lái α =1800, hiệu góc lăn lệch đạt đỉnh rồi giảm dần. Xe có xu hƣớng ổn định hiệu góc lăn lệch, ổn định hƣớng chuyển động hơn. Khi giảm áp suất lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, hiệu góc lăn lệch tăng, mức thay đổi AB giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,06 độ.
Hình 3. 11. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất 1 bên lốp cầu trước giảm) tới
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 30 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.11 tại thời điểm 1s xe bắt đầu đánh lái, hiệu góc lăn lệch tăng lên (lớn hơn 0), trong khoảng từ 2s đến 10s giữ nguyên góc quay vành tay lái α =1800, hiệu góc lăn lệch đạt đỉnh rồi giảm dần. Xe có xu hƣớng ổn định hiệu góc lăn lệch, ổn định hƣớng chuyển động hơn. Khi giảm áp suất lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, hiệu góc lăn lệch tăng, mức thay đổi AB giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,065 độ.
Hình 3. 12. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất 1 bên lốp cầu trước giảm) tới
hiệu góc lăn lệch ở vận tốc 40 km/h
- Khảo sát khi ô tơ quay vịng với vận tốc v = 40 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.12 tại thời điểm 1s xe bắt đầu đánh lái, hiệu góc lăn lệch tăng lên (lớn hơn 0), trong khoảng từ 2s đến 10s giữ nguyên góc quay vành tay lái α =1800, hiệu góc lăn lệch đạt đỉnh rồi giảm dần. Xe có xu hƣớng ổn định hiệu góc lăn lệch, ổn định hƣớng chuyển động hơn. Khi giảm áp suất lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, hiệu góc lăn lệch tăng, mức thay đổi AB giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,095 độ.
- Tại áp suất 660 kPa (tƣơng tự ở các dải áp suất 580, 500, 420 kPa), vận tốc càng cao hiệu góc lăn lệch càng lớn (ở 20 km/h hiệu góc lăn lệch lớn nhất 0,258 độ; ở 30 km/h hiệu góc lăn lệch lớn nhất 0,32 độ; ở 40 km/h hiệu góc lăn lệch lớn nhất 0,38 độ). Tuy nhiên hiệu góc lăn lệch tại các điểm vận tốc này đều thấp hơn khi áp suất cả 2 lốp đều giảm cho thấy khi cả 2 lốp đều giảm có tính ổn định hƣớng chuyển động thấp hơn trƣờng hợp áp suất 1 bên giảm.
Khi khảo sát 2 trƣờng hợp áp suất lốp 1 bên cầu trƣớc giảm và cả 2 lốp cầu trƣớc giảm:
- Áp suất lốpthấp xe có tính dẫn hƣớng giảm;
-Trƣờng hợp áp suất lốp giảm cả 2 bánh cầu trƣớc có hiệu góc lăn lệch lớn hơn trƣờng hợp áp suất lốp giảm 1 bánh cầu trƣớc, tính ổn định hƣớng chuyển động khi giảm áp suất cả 2 bánh kém hơn giảm áp suất 1 bánh cầu trƣớc.
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của áp suất lốp đến gia tốc ngang.
3.3.3.1. Áp suất của cả 2 lốp trước giảm
Hình 3.13. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất lốp trước giảm) tới gia tốc ngang ở vận tốc 20 km/h
- Khảo sát khi ô tô quay vòng với vận tốc v = 20 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.13 gia
tốc ngang tăng lên khi xe bắt đầu đánh lái quay vòng. Khi giảm áp suất giảm lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, gia tốc ngang tăng, tính dẫn hƣớng giảm, mức thay đổi gia tốc ngang giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,17 m/s2.
Hình 3. 14. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất lốp trước giảm) tới gia tốc ngang ở vận tốc 30 km/h
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 30 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.14 gia tốc ngang tăng lên khi xe bắt đầu đánh lái quay vòng. Khi giảm áp suất giảm lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, gia tốc ngang tăng, tính dẫn hƣớng giảm, mức thay đổi gia tốc ngang giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,173 m/s2.
Hình 3. 15. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất lốp trước giảm) tới gia tốc ngang ở vận tốc 40km/h
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 40 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.15 gia
tốc ngang tăng lên khi xe bắt đầu đánh lái quay vòng. Khi giảm áp suất giảm lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, gia tốc ngang tăng, tính dẫn hƣớng giảm, mức thay đổi gia tốc ngang giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,17 m/s2.
Từ 3 đồ thịở 3 vận tốc trên:
- Ở vận tốc càng cao gia tốc ngang càng lớn (ở 20 km/h gia tốc ngang lớn nhất 1,554 m/s2; ở 30 km/h gia tốc ngang lớn nhất 1,815 m/s2; ở 40 km/h gia tốc ngang lớn nhất 2,088 m/s2), tính dẫn hƣớng giảm. Nhƣ vậy khi tăng vận tốc từ 20 km/h đến 40 km/h gia tốc ngang tăng 25,6%.
- Áp suất lốp càng thấp gia tốc ngang tăng lên, tính ổn định hƣớng chuyển động giảm, tính dẫn hƣớng giảm.
3.3.3.2. Áp suất 1 bên lốp cầu trước giảm
Hình 3. 16. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất 1 bên lốp cầu trước giảm) tới gia tốc ngang ở vận tốc 20 km/h
- Khảo sát khi ô tơ quay vịng với vận tốc v = 20 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.16 gia tốc ngang tăng lên khi xe bắt đầu đánh lái quay vòng. Khi giảm áp suất giảm lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, gia tốc ngang tăng, tính dẫn hƣớng giảm, mức thay đổi gia tốc ngang giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,095 m/s2.
Hình 3. 17. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất 1 bên lốp cầu trước giảm) tới gia tốc ngang ở vận tốc 30 km/h
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 30 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Từ hình 3.17 gia tốc ngang tăng lên khi xe bắt đầu đánh lái quay vòng. Khi giảm áp suất giảm lần lƣợt là 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa, gia tốc ngang tăng, tính dẫn hƣớng giảm, mức thay đổi gia tốc ngang giữa đƣờng áp suất 420 kPa và áp suất 660 kPa tại 10s là 0,118 m/s2.
Hình 3. 18. Đồ thịảnh hưởng áp suất lốp (áp suất 1 bên lốp cầu trước giảm) tới gia tốc ngang ở vận tốc 40 km/h
- Khảo sát khi ô tô quay vịng với vận tốc v = 40 km/h, góc quay vành tay lái