Trong chương này luận văn chỉtrình b m s k ầy ột ố ết quả mô phỏng c ác trường h lợp àm việc đ ển i hìnhnhằm đánh á gi ứng ử động ực ọc ủa x l h c ôtô.
Sử dụng bộ số liệu chọn lọc từ tài liệu 3 của Viện nghiên cứu an toàn giao thông Mỹ để đưa vào mô hình tính toán, khảo sát.
3.1 Trường hợp ôkh ng c ácó t động ủa c g óc quay vành ái ( l β =0), không có tác động của gió bên.
0 1 2 3 4
-1 -0.5 0 0.5 1
t [s]
Goc quay than xe [do]
a. Góc quay thân xe
0 1 2 3 4
-1 -0.5 0 0.5 1
t [s]
Goc nghieng than xe [do]
b. Góc nghiêng thân xe
0 1 2 3 4
-1 -0.5 0 0.5 1
t [s]
ay [m/s2]
c. Gia tốc bên
0 20 40 60 80
-1 -0.5 0 0.5 1
Xo [m]
Yo [m]
d. Quỹ đạo chuy ển động ủa c ôtô
Hình 3 – 1. Kết quả mô phỏngtrong trường ợp ô h kh ng c ácó t động ủa c góc quay vành ái l và ó bê gi n.
53
Như vậy khi không có tác động của góc quay vành lái, không có tác động của gió bên, với vận tốc ban đầu v = 15[m/s], kết quả mô phỏng cho thấy xe chuyển động thẳng hình vẽ (3-1), gia tốc bên bằng không ay, góc nghiêng thân xe ϕ=0, góc quay thân xe ε =0.
3 .2Trường hợp xe chuyển độngthẳngchịu t ácđộng của ó bê gi n
0 1 2 3 4
0 200 400 600 800 1000
thoi gian [s]
luc gio ben [N]
a. Quy luật bước nhảy
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
thoi gian [s]
gia toc ben [m/s2]
v=5m/s v=25m/s
b. Gia tốc bên
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
-0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15
goc nghieng ngang than xe [do]
v=5m/s v=25m/s
c. Góc nghiêng ngang thân xe
54
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
-1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2
thoi gian [s]
goc quay than xe [do]
v=5m/s v=25m/s
d. Góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
-10 -8 -6 -4 -2 0 2x 10-3
thoi gian [s]
van toc goc quay than xe [rad/s]
v=5m/s v=25m/s
e. Vận tốc góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
-0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04
thoi gian [s]
gia toc goc quay than xe [rad/s2]
v=5m/s v=25m/s
i. Gia tốc góc quay thân xe
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2
Xo [m]
Yo [m]
v=5m/s v=25m/s
g. Quỹ đạo chuyển động của xe
Hình 3-2. Kết quả mô phỏng trong trường h ợp xe chuyển động thẳng chịu tác động gió bên
Trong trường hợp xe chuyển động ới ận ốc v = 5m/s, khi chịu ác động v v t t c ó bêủa gi n theo quy luật bước nhảy ình thang bi n độ 1000N, kết quả h ê mô phỏng cho thấy âth n xe bị xoay đi một g óc khoảng 30. 0, v t g ận ốc óc quay th n â xe, gia t bêốc n, góc nghi ng nhỏ, thời gian biến ê đổi nhanh, quỹ đạo chuyển động của xe b lị ệch đi khoảng 0,1m. Thời gian ứng x cử ủa h ệ thống khi x ra ẩy bước nhảy khoảng 0,1s.
Khi xe chuyển động ới ận ốc v = 25 m/s, thân xe quay đi một góc v v t khoảng 1.10, các thống ố: gia tốc s bên, vận t g ốc óc quay th n xe, gia tốc ócâ g
55
quay th n xe, gâ óc nghi ng ê đều l hớn ơn so trường hợp xe chuyển động v v ới ận t ốc thấp v = 5 m/s. Xe bị lệch nhiều so với quĩ đạo thẳng.
Như vậy trong trường hợp có gió bên lớn, nếu xe chạy với tốc độ cao thì xe sẽ bị lệch quỹ đạo chuyển động, trượt bên gây mất ổn định hướng.
3 T.3 rường hợp xe chuyển làn
Kết quả mô phỏng ới ác ận ốc khác nhau của xe hai bánh ẫn hướng v c v t d và xe b bốn ánh dẫn hướng ần l, l ượt được thể hiện trong hình (3-3 ).
Trường hợp bốn bánh dẫn hướng (4WS) Trường hợp hai bánh dẫn hướng (2WS)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-100 -50 0 50 100
Thoi gian [s]
Bien do [do]
Quy luật góc quay vành lái
0 1 2 3 4 5
-5 0 5 10 15 20 25 30 35
thoi gian [s]
goc quay than xe [do]
v=5m/s v=15m/s v=25m/s
a. Góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-5 0 5 10 15 20 25 30 35
thoi gian [s]
goc quay than xe [do]
v=5m/s v=15m/s v=25m/s
a1. Góc quay thân xe
56
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
thoi gian [s]
van toc goc quay than xe [rad/s] v=5m/s
v=15m/s v=25m/s
b. Vận tốc góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
thoi gian [s]
van toc goc quay than xe [rad/s]
v=5m/s v=15m/s v=25m/s
b1. Vận tốc góc quay thân xe
0 1 2 3 4 5
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
thoi gian [s]
Gia toc goc quay than xe [rad/s2]
v=5m/s v=15m/s v=25m/s
c. Gia tốc góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
-1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
thoi gian [s]
gia toc goc quay than xe [rad/s2]
v=5m/s v=15m/s v=25m/s
c1. Gia tốc góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
thoi gian [s]
gia toc ben [m/s2]
v=5m/s v=15m/s v=25m/s
d. Gia tốc bên
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
thoi gian [s]
gia toc ben [m/s2]
v=5m/s v=15m/s v=25m/s
d1. Gia tốc bên
57
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 12 0
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Xo [m]
Yo [m]
v=5m/s v=15m/s v=25m/s
e. Quỹ đạo chuyển động
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 0
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Xo [m]
Yo [m]
v=5m/s v=15m/s v=25m/s
e1. Quỹ đạo chuyển động
Hình 3-3. Kết quả mô phỏng trong trường hợp xe 4WS và 2WS chuyển động với các vận tốc khác nhau
Trong trường hợp góc quay vành lái theo quy luật hình sin biên độ 100o: - V ới trường ợp xe 4 bánh dẫn hướng chuyển động với ận ốc v=5m/s, h v t g óc nghi ng th n xe nhỏ, gia tốc óc quay th n xe biến thi n nhỏ, gia tốcê â g â ê bên nằm trong giới ạn cho phép. Theo đồ thị quỹ đạo chuyển động hình h e, độ lệch quỹ đạo c ôtô là ủa khoảng 3,5m.
Đối với xe 2WS góc quay thân xe khoảng 140, nhỏ hơn khoảng 20 so với xe 4WS dẫn đến độ lệch quỹ đạo nhỏ hơn so với ô tô 4WS.
Như vậy khi vận tốc thấp khả năng vượt của ô tô với hệ thống lái 4 bánh dẫn hướng là tốt hơn so với ô tô với hệ thống lái hai bánh dẫn hướng.
Do hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng tạo ra khả năng quay vòng ngoặt tốt hơn so với hệ thống lái hai bánh dẫn hướng.
- Trong trường h ôtô ợp với hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng chuyển động v v t ới ận ốc v = 15m/s (54km/h), góc quay th n xe khoảng 32â o, góc nghi ng ê nhỏ, gia tốc bên khoảng 6,2 m/s2. Độ lệch quỹ đạo của ô tô khoảng 17m, quãng đường vượt khoảng 40 m.
Đối với xe với hệ thống lái hai bánh dẫn hướng tạo ra góc quay thân xe
58
lớn, làm tăng khả năng quay vòng ngoặt dẫn đến vận tốc góc quay thân xe lớn, hành lang vượt lớn hơn khoảng 10% so với trường hợp 4 bánh dẫn hướng.
- Trong trường h ôtô ợp chuyển động ới ận ốc v = 25m/s, g v v t óc quay thân xe khoảng 33o, gia tốc bên lớn, gia tốc g óc quay th n xe kh ng biến thi n â ô ê theo quy luật, hành lang vượt khoảng 28 m, khi xe chuyển làn không ổn định hướng, do bị lệch quỹ đạo lớn.
- Vậy khi ô tô chuyển động với vận tốc lớn thì không nên quay vòng ngoặc làm mất ổn định hướng chuyển đông.
3.3.1 Khi xe chuyển động ới ận ốc v v t v = 5m/s
Trường hợp bốn bánh dẫn hướng (4WS) Trường hợp hai bánh dẫn hướng (2WS)
0 1 2 3 4 5
-300 -200 -100 0 100 200 300
Thoi gian [s]
Bien do [do]
A. Quy luật góc quay vành lái
59
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
-10 0 10 20 30 40 50 60
Thoi gian [s]
Goc quay than xe [do]
a. Góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
-10 0 10 20 30 40 50 60
Thoi gian [s]
Goc quay than xe [do]
a1. Góc quay thân xe
0 1 2 3 4 5
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8
Thoi gian [s]
Van toc goc quay than xe [rad/s]
b. Vận tốc góc quay thân xe
0 1 2 3 4 5
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8
Thoi gian [s]
Van toc goc quay than xe [rad/s]
b1. Vận tốc góc quay thân xe
0 1 2 3 4 5
-1.5 -1.2 -0.9 -0.6 -0.3 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
Thoi gian [s]
Gia toc goc quay than xe [rad/s2]
c. Gia tốc góc quay thân xe
0 1 2 3 4 5
-1.5 -1.2 -0.9 -0.6 -0.3 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
Thoi gian [s]
Gia toc goc quay than xe [rad/s2]
c1. Gia tốc góc quay thân xe
o vlmax =100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
o vlmax =100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
o vlmax =100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
o vlmax =100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
o vlmax=100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
o vlmax =100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
60
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
thoi gian [s]
Gia toc ben [m/s2]
d. Gia tốc bên
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Thoi gian [s]
Gia toc ben [m/s2]
d1. Gia tốc bên
0 1 2 3 4 5
-0.015 -0.01 -0.005 0 0.005
0.01 0.015
Thoi gian [s]
Goc nghieng than xe [rad]
e. Góc nghiêng thân xe
0 1 2 3 4 5
-0.015 -0.01 -0.005 0 0.005
0.01 0.015
Thoi gian [s]
Goc nghieng than xe [rad]
e1. Góc nghiêng thân xe
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Xo [m]
Yo [m]
i. Quỹ đạo chuyển động
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Xo [m]
Yo [m]
i1. Quỹ đạo chuyển động
o vlmax =100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
o vlmax=100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
o vlmax =100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
o vlmax =100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
o vlmax =100 β
o vlmax=200 β
o vlmax=300 β
o vlmax =100 β
o vlmax =200 β
o vlmax =300 β
61
Hình 3-4. Kết quả mô phỏn của g xe 4WS và 2WS
Khi xe chuyển động với vận tốc thấp v = 5m/s, trong cùng khoảng thời gian, mà người lái tác động lên vành lái với góc độ đánh đánh lái khác nhau: - Trong trường hợp biên độ góc quay vành lái 1000 vận tốc góc quay thân xe
nhỏ, gia tốc bên ay≤1,5(m/s2). So với xe với hệ thống lái hai bánh dẫn hướng, góc quay thân xe là lớn hớn đáp ứng được nhu cầu quay vòng ngoặt khi xe chuyển động với vận tốc thấp do đó tạo được hành lang vượt lớn hớn.
- Trong trường hợp góc đánh lái biên độ 2000, vận tốc góc quay thân xe lớn gấp hai lần trường hợp góc đánh lái biên độ 1000. Gia tốc bên cũng lớn gấp khoảng hai lần trường hợp biên độ góc quay vành lái 1000. Hành lang vượt khoảng 6,8m. Trong trường hợp ô tô hai bánh dẫn hướng góc quay thân xe khoảng 300 nhỏ hơn 50 so với ô tô 4 bánh dẫn hướng. Do đó độ lệch quỹ đạo nhỏ hơn khoảng 0.7m so với ô tô 4WS.
- Trong trường hợp góc đánh lái biên độ 3000, góc quay thân xe 550, gia tốc bên ay ≤ 4,1m/s2, vận tốc góc quay thân xe độ lệch quỹ đạo, lớn hơn khoảng 37% so với trường hợp góc đánh lái biên độ 2000.
- Khi ôtô chuyển động với 2 bánh xe dẫn hướng kết quả mô phỏng cho thấy:
Ở vận tốc thấp thì các thống số như góc nghiêng thân xe, gia tốc bên, góc quay thân xe, độ lệch quỹ đạo đều nhỏ hơn so trường hợp bốn bánh dẫn hướng khoảng 12% Như vậy khi vận tốc thấp khả năng quay vòng ngoặt . của ô tô 2 bánh dẫn hướng là kém hơn so với ô tô 4 bánh dẫn hướng do góc quay thân xe, vận tốc góc quay thân xe nhỏ hớn so với ô tô 4WS.
- Khi biên độ góc quay vành lái tăng lên thì khả năng quay vòng ngoặt của ô tô cũng tăng lên, khi đó gia tốc bên cũng tăng lên làm tăng khả năng trượt bên dễ gây mất ổn định hướng chuyển động khi quay vòng.
3.3.2 Khi xe chuyển động ới ận ốc v v t v = 25m/s
62
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
Thoi gian [s]
Bien do [do]
V. Quy luật góc quay vành lái
0 0.5 1 1.5 2
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
thoi gian [s]
goc quay than xe [do]
a. Góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4
thoi gian [s]
van toc goc quay than xe [rad/s]
b. Vận tốc góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
thoi gian [s]
gia toc goc quay than xe [rad/s2]
c. Gia tốc góc quay thân xe
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
thoi gian [s]
goc nghieng than xe [do]
d. Góc nghiêng thân xe
WS 4
WS 2 WS
4 WS 2
WS 4
WS 2
WS 4WS 2
63
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6
thoi gian [s]
gia toc ben [m/s2]
e. Gia tốc bên
0 10 20 30 40 50 60 70 80
-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Xo [m]
Yo [m]
g. Quỹ đạo chuyển động
Hình 3-5. Kết quả mô phỏng trong trường hợp xe chuyển làn với vận tốc v = 25m/s
Khi góc đánh l ái theo quy luật hình sin biên độ 700. K ết quả mô phỏng cho thấy ôtô v h ới ệ thống lái b bánhốn dẫn hướng các thông số: góc nghi ng, ê gia tốc bên, óc g quay thân xe, vận tốc góc quay thân xe, gia tốc góc quay thân xe nhỏ ơn so với h xe hai bánh dẫn hướng khoảng 10%. Từ đồ thị g, ta nhận thấy quỹ đạo chuyển động của ô tô 4WS là tốt hơn so với ô tô 2WS.
Khi xe chuyển động với vận tốc cao không nên quay vòng ngoặt, độ tác động vào góc quay vành lái nhỏ, khoảng 1/5 vòng là tốt nhất.
WS 4
WS 2 WS
4 WS 2