Xe tải có khối lượng và kích thước lớn. Kết cấu xe tải phức tạp với tính chất liên kết phi tuyến cả hình học và vật lí. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến tính chất động lực học của xe tải đặc biệt trong các điều kiện chuyển động tới hạn. Vì vậy việc mô tả phi tuyến (hệ thống treo, lốp, tách bánh) là cần thiết trong nghiên cứu động lực học hiện nay. Kết cấu xe tải có đặc điểm là khung chịu lực, hệ treo phụ thuộc có yếu tố phi tuyến vật lý cao. Thân xe được phân thành phần được treo trước và sau, tương ứng là các cầu xe trước và sau.
Với đặc điểm cấu trúc như vậy, luận văn sử dụng các giả thiết sau trong quá trình mô tả động lực học của xe tải 2 cầu:
1. Mô hình động lực học không gian tổng quát;
2. Mô hình ô tô tải nhẹ 2,45 tấn có 2 trục (cầu sau chủ động) là đối xứng theo trục dọc của thân xe
3. Thân xe được coi như một tấm phẳng có khối lượng m đặt tại trọng tâm.
Trong trường hợp tổng quát, thân xe có 6 chuyển động (6 bậc tự do) bao gồm: 3 chuyển động tịnh tiến theo các trục x (trục dọc), y (trục ngang), z (trục thẳng đứng) và 3 góc xoay tương ứng: φ (góc lắc dọc, quay quanh trục y), ѱ (góc lệch bên- quay quanh trục z), β (góc lắc ngang, quay quanh trục x) 4. Các cầu xe (cầu trước-1; cầu sau- 2) là các khối lượng không được treo coi
như các thanh phẳng, có khối lượng mA1, mA2 đặt tại trọng tâm của chúng.
Mỗi cầu xe có 3 chuyển động tịnh tiến: theo trục dọc (x1, x2), theo trục ngang (y1, y2), theo trục thẳng đứng (ξA1, ξA2) và 1 chuyển vị góc lắc ngang quanh trục dọc (βA1, βA2). Bỏ qua góc xoay của cầu xe theo trục thẳng đứng và trục ngang;
45
5. Thân xe được nối với các cầu xe thông qua hệ thống treo (đặc trưng bởi các độ cứng Cij và hệ số cản giảm chấn Kij) (chỉ số i: 1-trước; 2-sau; chỉ số j : 1- trái; 2-phải)
6. Cầu xe liên kết với mặt đường bằng bánh xe đàn hồi, đặc trưng bởi độ cứng Clij;
7. Bỏ qua thành phần cản trên lốp;
8. Bỏ qua tác động của gió đến chuyển động của xe.
Với các giả thiết cấu trúc như vậy thì mô hình động lực học xe tải có thể được mô tả theo các thể hiện như hình 2.7.
Hình 2.7: Mô hình không gian xe tải Trên mô hình sử dụng các kí hiệu sau:
- OXYZ: hệ tọa độ cố định
- C: trọng tâm của khối lượng được treo
46
- A1, A2: trọng tâm của khối lượng không được treo trước (cầu 1) và sau (cầu 2)
- m: khối lượng được treo - M: khối lượng toàn bộ
- mA1: khối lượng không được treo cầu 1 - mA2: khối lượng không được treo cầu 2 - Jz: mô men quán tính quanh trục z của xe tải
- Jy: mô men quán tính trục y của khối lượng được treo xe tải - Jx: mô men quán tính trục x của khối lượng được treo xe tải
- JAxi: mô men quán tính trục x của khối lượng không được treo cầu thứ I (i=1÷2)
- JAyij: Mô men quán tính trục y bánh xe thứ ij (i=1÷2; j=1÷2) - x: chuyển vị theo phương dọc của khối lượng được treo - y: chuyển vị theo phương ngang của khối lượng được treo - z: chuyển vị theo phương thẳng đứng của khối lượng được treo - β: góc lắc ngang của thân xe (quanh trục dọc X)
- φ: góc lắc dọc của thân xe (quanh trục ngang Y) - ѱ: góc xoay thân xe (quanh trục thẳng đứng Z)
- ξA1: chuyển vị thẳng đứng của khối lượng không được treo trước (cầu thứ 1) - βA1: góc lắc ngang của cầu thứ 1
- ξA2: chuyển vị thẳng đứng của khối lượng không được treo sau (cầu thứ 2) - βA1: góc lắc ngang của cầu thứ 2
- φij: góc quay của bánh xe ij (i=1÷2; j=1÷2)
- Cij: độ cứng của nhíp gần với bánh xe ij (i=1÷2; j=1÷2) - Kij: hệ số cản giảm chấn gần với bánh xe ij (i=1÷2; j=1÷2) - CLij: Độ cứng hướng kính của lốp thứ ij (i=1÷2; j=1÷2) - hg: Chiều cao trọng tâm thân xe
- L: chiều dài cơ sở xe
- l1: khoảng cách từ trọng tâm thân xe đến cầu trước
47
- l2: khoảng cách từ trọng tâm thân xe đến cầu sau - 2b1: khoảng cách giữa tâm 2 bánh xe cầu trước - 2b2: khoảng cách giữa tâm 2 bánh xe cầu sau
- 2w1: khoảng cách giữ 2 vị trí đặt nhíp trên cầu trước - 2w2: khoảng cách giữa 2 vị trí đặt nhíp trên cầu sau
Như vậy, mô hình cấu trúc xe tải sẽ có 14 tọa độ suy rộng (14 bậc tự do) bao gồm: 6 bậc tự do mô tả chuyển động của thân xe- khối lượng được treo (x,y,z,β,φ,ѱ), 2 bậc tự do mô tả cầu trước (cầu thứ 1)-khối lượng được treo 1(ξA1, βA1), 2 bậc tự do mô tả cầu sau (cầu thứ 2)- khối lượng được treo 2 (ξA2,
βA2) và 4 bậc tự do mô tả góc quay của bánh xe (φ11, φ12, φ21, φ22).