Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
LỜI CẢM ƠN
Đứng trước nhu cầu đang ngày càng lớn và thậm chí không thể thiếu đối với bất
cứ quốc gia nào về việc sản xuất xe buýt cũng như việc sử dụng xe buýt. Thì vấn đề về an
toàn của con người là vấn đề được đặt lên hàng đầu, xung quanh vấn đề về an toàn của
con người khi tham gia đi xe buýt đã đặt ra cho các nhà nghiên cứu rất nhiều những đề
tài. Đề tài của chúng tôi “ Nghiên cứu tính toán ổn định của ô tô khi quay vòng” cũng
không nằm ngoài mục đích đó. Áp dụng những kiến thức về kết cấu ô tô, lí thuyết ô tô và
những kiến thức thực tế chúng tôi đã nhiên cứu và dưới đây là bản thuyết minh trình bày
những phân tích, lập luận và những vấn đề của chúng tôi về vấn đề ổn định của ô tô khi
quay vòng. Chắc chắn trong quá trình trình bày các vấn đề thì không tránh khỏi sai xót
kính mong bạn đọc có thể bỏ qua. Xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS-TS NGUYỄN
VĂN PHỤNG đã luôn hướng dẫn tận tình, cung cấp cho chúng tôi những tài liệu tham
khảo cũng như những kiến thức còn thiếu xót để chúng tôi có thể hoàn thành tốt đề tài
của mình.
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 1 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
MỤC LỤC
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của Ôtô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp
Xe
1.1/ Qúa trình quay vòng của ô tô 1
1.2/ Sự quay vòng của ô tô khi không tính đến biến dạng lốp xe:
1.2.1/ Qúa trình quay vòng của ô tô 2
1.2.2/ Các lực tác dụng vào ô tô khi quay vòng 4
1.3/ Sự quay vòng của ô tô khi tính đến sự biến dạng của lốp xe:
1.3.1/ Bán kính quay vòng tức thời 7
1.3.2/ Xét ảnh hưởng biến dạng của lốp xe:
1.3.2.1/ Trường hợp quay vòng thiếu

1
δ

3.3.2/ Ôtô quay vòng thừa (K < 0 ) 34
3.3.3/ Ôtô quay vòng đúng ( K = 0 ) 34
3.4/ Hàm truyền gia tốc bên 36
3.4.1/ Ôtô quay vòng thiếu ( K > 0 ) 36
3.4.2/ Ôtô quay vòng thừa ( K<0 ) 37
3.4.3/ Ôtô quay vòng đúng ( K = 0 ) 38
3.5/ Hàm truyền momen quay vành lái 38
3.6/ Góc quay vành lái 39
3.7/ Góc lệch hướng chuyển động 43
Chương IV: Ảnh Hưởng Của Gió Bên Khi Quay Vòng
4.1/ Mô tả sự ảnh hưởng của gió khi quay vòng 46
4.2/ Sự nhạy cảm của ô tô khi có gió bên 47
4.2.1/ Góc bù quay vành lái 48
4.2.2/ Sự nhạy cảm của ô tô khi có gió bên N 50
Chương V : Tính Toán Các Thông Số Của Xe Bus SAMCO – BG4W
5.1/ Thông số kỹ thuật của xe Samco-BG4W 52
5.2/ Tính toán các thông số đặc tính quay vòng của xe :
5.2.1/ Hệ số kết cấu ôtô K ( s
2
/m ) 55
5.2.2/ Tốc độ đặc trưng v
ng
( m/s ) 55
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 3 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
5.2.3/ Góc lệch hướng chuyển động
α
( rad ) 55
5.2.4/ Góc quay bánh xe dẫn hướng
t

63
5.3.5.3/ Mômen của lực gió bên gây ra đối với điểm O là 63
5.3.5.4/ Góc bù quay vành lái 63
Chương VI : Đề Xuất Và Tính Toán Tính Ổn Định Tối Ưu Của Ôtô
6.1/ Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước và cầu sau 65
6.2/ Tính toán các thông số đặc tính quay vòng của xe :
6.2.1/ Hệ số kết cấu ôtô K ( s
2
/m ) 66
6.2.2/ Tốc độ đặc trưng
'
v
ε
( m/s ) 67
6.2.3/ Góc lệch hướng chuyển động
α
( rad ) 67
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 4 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
6.2.4/ Góc quay bánh xe dẫn hướng
( )
t
rad
β
67
6.2.5/ Góc quay của đòn quay trụ đứng
*
v
β
( rad ) 67

6.3.5.2/ Khoảng cách tâm áp lực gió bên đến trọng tâm xe
e
75
6.3.5.3/ Mômen của lực gió bên gây ra đối với điểm O là 75
6.3.5.4/ Góc bù quay vành lái 75
Chương VII: Kết Luận Và Kiến Nghị
7.1/ Kết luận 77
7.2/ Kiến nghị 77
Phụ Lục 79
Tài Liệu Tham Khảo 97
MỞ ĐẦU
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 5 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
1.1/ Lí do chọn đề tài:
Xe buýt là một phần thiết yếu của cuộc sống hàng ngày và đóng một vai trò quan
trọng trong cơ cấu xã hội ở nhiều nước nói chung và đặc biệt là Việt Nam ta nói riêng.
Một nước phát triển vươn tầm thế giới thì không thể thiếu được hệ thống xe buýt, quản lí,
dịch vụ chuyên nghiệp.
Xe buýt đã trở thành thói quen không thể thiếu trong đời sống của nhiều người dân, đặc
biệt là cán bộ hưu trí và học sinh, sinh viên. Ước tính trung bình mỗi ngày xe buýt vận
hành trên 10.000 lượt xe, vận chuyển được trên 1 triệu lượt hành khách, hạn chế trên
700.000 lượt xe máy tham gia giao thông trên đường phố. Vì vậy có thể giảm thiểu đươc
tình trạng ách tắc giao thông ở nước ta, giảm thiểu các vụ tai nạn giao thông đáng tiếc
xảy ra. Giảm thiểu được tình hình ô nhiễm môi trường đang ngày càng quá độ do sự tham
gia của quá nhiều phương tiện giao thông. Có thể nói xe buýt là một phương tiện công
cộng không thể thiếu trên bất cứ quốc gia nào.
Đứng trước nhu cầu quá lớn về xe buýt như hiện nay thì vấn đề an toàn và ổn định của
những chiếc xe buýt phục vụ người dân hàng ngày phải được đảm bảo. Những vấn đề đó
đã nhắc nhở những người có trách nhiệm phải luôn luôn đặt nặng lên vai mình vấn đề
nghiên cứu để có thể nêu ra những vấn đề trong những chiếc xe buýt hiện hành và đặc

1.3/ Giới hạn của đề tài:
Việc khảo sát tính ổn định của xe trong thực tế là rất khó khăn do xe là một cơ hệ
phức tạp gồm nhiều hệ thống, nhiều bộ phận cấu thành, mỗi hệ thống là một cơ hệ nhỏ
đàn hồi nên có thể xem như xe được đặt trên một cơ hệ đàn hồi. Nên để dễ đàng hơn
trong việc nghiên cứu ta sẽ nghiên cứu xe trên các mô hình hóa với hệ tọa độ là mặt
đường
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 7 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Để quá trình tính toán được đơn giản và thu gọn, ta sẽ đơn giản hóa đi các vấn đề không
nhất thiết hoặc là những vấn đề thực tế không ảnh hưởng nhiều cho lắm, tuy nhiên sự đơn
giản hóa vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
1.4/ Phương pháp nghiên cứu:
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến một chiếc xe khi vào quay vòng hay khi đi trên
đường trong thực tế, bao gồm yếu tố chủ quan và yếu tố khác quan.
Phân tích các yếu tố động học của xe, các yếu tố động lực học tác động vào xe thông qua
các mô hình tính toán đã được đơn giản hóa. Từ các phương trình động lực học làm nên
tảng ta sẽ thiết lập các phương trình tính toán các thông số ảnh hưởng đến ổn định khi
quay vòng của xe.
Sau khi thiết lập được các phương trình tính toán ta sẽ tính toán đối với các thông số cụ
thể của xe ta đang xét. Sau đó sẽ so sánh với các chỉ tiêu đánh giá để kiểm nghiệm độ ổn
định thông qua các thông số đó.
Nếu với các thông số kết cấu của xe không đạt được sự an toàn, ổn định ta phải đề xuất
lại các thông số kết cấu mới, sau đó sẽ tính toán lại từ đầu các thông số ổn định với các
thông số mới này.
1.5/ Bố Cục Luận Văn:
Bố cục luận văn gồm các chương sau:
Chương I: Chuyển động quay vòng của ô tô khi tính đến sự biến dạng của lốp xe
Chương II: Ảnh hưởng của kết cấu ô tô khi quay vòng
Chương III: Hàm truyền khi xe quay vòng
Chương IV: Ảnh hưởng của gió bên khi quay vòng

: góc quay của hệ thống lái
n
θ
: góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài
t
θ
: góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 11 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Xét mô hình trên ta có:
·
AOB
=
θ
;
·
FOB
=
n
θ
;
·
COB
=
t
θ
tg
θ
=
l

2
n
m
R
Cotg
l
θ
+
=
[1-2]
2
t
m
R
Cotg
l
θ
−
=
[1-3]
⇒

n
Cotg
θ
-
t
Cotg
θ
=

lt
P
tác dụng lên xe, có phương chiều như
hình vẽ. Phân tích
lt
P
thành 2 thành phần theo phương
0
Ox
và
0
Oy
ta được
x
P
,
y
P
. Trong
đó lực
x
P
là lực dọc trục xe có xu hướng làm xe đi tới ta không xét đến. Lực
y
P
có xu
hướng làm xe văng ra khỏi đường vì vậy ta xét lực
y
P
.

Với
a
α
là góc hợp bởi lực li tâm với phương ngang của xe
Gia tốc pháp tuyến
' 2
.
v a
j
ρ α
=
[1-7]
Gia tốc tiếp tuyến
''
.
t a
j
ρ α
=
[1-8]
Trong đó : ρ = OT chính là bán kính quán tính.
Xét
'
.
a
v v
R l
θ
α ω
= = =

l
θ θ
ρ
+
⇒ =
Mặt khác xét Hình 1-3 ta còn có:
a
b
Sin
α
ρ
=
;
os
.
a
R l
C
α
ρ ρ θ
= =
Từ đó ta tính được gia tốc hướng tâm:
2
' '
.
. . . .
.
y
v l v v b
j

[1-9]
Khi đó:
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 14 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
( )
2 ' '
. . .
.
y y
G G
P j v b v v
g g l
θ θ θ
 
= = + +
 
[1-10]
Ta có nhận xét về biểu thức [1-10] như sau:
Lực
y
P
là lực làm xe có xu hướng văng ra khỏi mặt đường nên khi vào quay vòng để xe
an toàn thì lực
y
P
phải nhỏ. Để
y
P
giảm thì:
+

= 30km/h =
30.1000
8.33( / )
3600
m s
=
⇒
'
v
= 0
⇒
2 '
. . .
.
y
G
P v b v
g l
θ θ
 
= +
 
Với
'
.t
θ θ
=
+ Khi t = 0:
θ
= 0

Khi không có sự biến dạng của lốp xe , xe vào cua với vận tốc
1
V
ur
hợp với phương ngang
một góc
θ
là vận tốc của cầu trước và cầu sau chuyển động với vận tốc
2
V
uur
như hình.
Khi có sự biến dạng của lốp xe với.
1
δ
: góc biến dạng bánh xe cầu trước
2
δ
: góc biến dạng bánh xe cầu sau
Lúc này phương vận tốc
1
V
ur
bị lệch một góc
1
δ
thành vận tốc
'
1
V

d
R
= ?
2 2
.
d
d
BC
tg BC R tg
R
δ δ
= ⇒ =
( ) ( )
1 1
.
d
d
AC
tg AC R tg
R
θ δ θ δ
− = ⇒ = −
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 17 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
( )
1 2d
l AC BC R tg tg
θ δ δ
= + = − +
 

TH1: Nếu
1
δ
=
2
δ
tức là áp suất các bánh xe trước bằng áp suất các bánh xe sau.
d
l
R R
θ
⇒ = =
: Quay vòng đúng
Tức là khi quay vòng không tính đến sự biến dạng hay có tính đến sự biến dạng lốp xe
cũng quay vòng với một bán kính quay vòng tức thời (tài xế không thay đổi góc quay
vành lái)
TH2: Nếu
1
δ
>
2
δ
tức là áp suất các bánh xe trước nhỏ hơn áp suất các bánh xe sau.
d
R R
⇒ >
: Quay vòng thiếu
Tức là khi quay vòng có tính đến sự biến dạng của lốp xe tài xế phải quay vành lái cho
góc quay vành lái
θ

<
. Trong 3 trường hợp này thì trường hợp
d
R R
=
không có gì để nói và thực tế nó cũng rất ít khi xảy ra.
1.3.2.1/ Trường hợp quay vòng thiếu:
1
δ
>
2
δ
Hình 1-5: Ảnh hưởng của biến dạng lốp xe TH quay vòng thiếu
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 19 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Trường hợp này khi xe chuyển động với vận tốc
V
ur
dưới ảnh hưởng của
ógi
P
uuur
do áp suất
các bánh xe trước nhỏ hơn áp suất các bánh xe sau nên tức thời cầu trước của xe bị lệch
hướng chuyển động 1 góc
1
δ
, cầu sau của xe bị lệch hướng chuyển động 1 góc
2
δ

y
P
uur
và
ógi
P
uuur
cùng phương , ngược chiều, khác điểm đặt
vì vậy triệt tiêu lẫn nhau tạo ra tính ổn định của xe.
Kết luận: Chính vì lí do trên mà thực tế người ta thường bơm lốp trước mềm hơn lốp
sau. Và ở xe chúng ta đang xét cũng bơm sao cho áp suất các bánh xe trước nhỏ hơn áp
suất các bánh xe sau.
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 20 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
1.3.2.2/Trường hợp quay vòng thừa :
1
δ
<
2
δ

Hình 1-6: Ảnh hưởng của biến dạng lốp xe TH quay vòng thừa
Trường hợp này
y
P
uur
và
ógi
P
uuur

Khung xe hợp với mặt đường một góc
ε
gọi là góc quay khung xe.
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 22 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương II: Ảnh Hưởng Của Kết Cấu Ôtô Khi Quay Vòng
Hình 2-1: Mô hình xác định quĩ đạo tâm xe và vận tốc xe
2.1.1/Phương trình vận tốc :
Xét Hình 2-1: Chiếu
v
r
lên 2 phương
o
Tx
,
o
Ty
ta được
os( )
o
x
v vC
α ε
= +
[2-1]
( )
o
y
v vSin
α ε
= +

2
ht
i
v
a
R
=
[2-5]
Trong đó v là vận tốc của xe,
i
R
là bán kính quay vòng tức thời, thực tế
i
R
thay đổi liên
tục và khó đo đạc trong thực tế.
Nên có một cách khác có thể xác định được
ht
a
.
Từ công thức [2-1]; [2-2] ta có
0
' ' ' '
os( ) ( ) ( )
x
v v C v Sin
α ε α ε α ε
= + − + +
[2-6]
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 23 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG

o
Ty
như hình
Và theo sơ đồ ta dễ dàng xác định được gia tốc hướng tâm
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 24 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương II: Ảnh Hưởng Của Kết Cấu Ôtô Khi Quay Vòng
' '
( )
ht
a v
α ε
= +
[2-8]
2.2/Phương trình động lực học của xe khi quay vòng:
Hình 2-3: Mô hình động lực học của xe khi quay vòng
Xét mô hình phẳng của xe trên Hình 2-3. Các lực tác dụng lên xe bao gồm:
i
X
là lực kéo ở các bánh xe
fi
P
là lực cản lăn ở các bánh xe
i
S
là phản lực bên ở các bánh xe
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 25 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG