vi

MC LC
Mc Trang
Quyết định giao đề tài i
Lý lịch cá nhân ii
Li cam đoan iii
Cm t iv
Mục lục vi
Danh sách các hình xi
Danh sách bng xiv
Chng I . TNG QUAN CA Đ TÀI 1
1.1. Giới thiệu 1
1.2. Mục tiêu của đề tài 2
1.3. Đối tợng nghiên cứu và giới hn của đề tài 2
1.4. Phơng pháp nghiên cứu 2
1.5. Các kết qu nghiên cứu 3
Chng II . C S LÝ THUYT 4
2.1. Lực và moment tác dụng lên bánh xe bị động 4
2.2. Lực và moment tác dụng lên bánh xe chủ động 5
vii

2.3. Quan hệ động học của bánh xe khi lăn 8
2.3.1. Bánh xe lăn không trợt 8
2.3.2 Bánh xe lăn có trợt quay 9
2.3.3. Bánh xe lăn có trợt lết 9
2.4. Đặc tính bám của xe nhiều cầu chủ động 10
2.4.1. Lực bám và hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đng 10
2.4.2. Các yếu tố nh hng đến hệ số bám và các giá trị của hệ số bám 12
2.4.3. Đặc tính trợt, các yếu tố nh hng đến trợt 15
2.4.4. Đặc tính hớng, các yếu tố nh hng đến hớng 17


4.5. nh hng của lực li tâm 50
4.6. n định chuyển động của ô tô khi quay vòng 52
4.6.1.n định chuyển động của ô tô hai cầu khi quay vòng 53
4.6.1.1. Trng hợp quay vòng trung tính 53
4.6.1.2 Trng hợp quay vòng thiếu 54
4.6.1.3 Trng hợp quay vòng thừa 55
4.6.1.4.n định chuyển động của ô tô ba trục khi quay vòng 56
4.7. n định ngang khi ô tô nhiều cầu quay vòng 58
4.8. n định ngang của ô tô khi có tính đến biến dng của
Bộ phận đàn hi hệ thống treo và biến dng của lốp ô tô. 61
Chng V: MỌ PHNG QU ĐO CHUYN ĐNG XE Ọ TỌ 64
5.1.Xây dựng chơng trình mô phỏng ô tô hai cầu chủ động 64
5.1.1 Phơng trình mô phỏng quỹ đo một vết của ô tô hai cầu chủ động 64
5.1.2. Thông số đầu vào ban đầu của ô tô đợc sử dụng đa vào
Phần mền matlap gii phơng trình vi phân 64
5.1.3.Quỹ đo chuyển động của ô tô đợc mô t bằng phần mền matlap 68
5.1.4. Quỹ đo chuyển động của ô tô khi thay đi vận tốc 70
5.1.5 Lực ngang Y và góc lệch hớng 71
x

5.1.6. Đ thị góc lệch hớng Anpha và Beta, Epselon 72
5.2. Phơng trình chuyển động khi quay vòng của ô tô ba trục 72
5.2.1. Thông số đầu vào ban đầu của ô tô đợc sử dụng đa vào
Phần mền matlap gii phơng trình vi phân 73
5.2.2. Quỹ đo chuyển động của ô tô ba trục 76
KT LUN VÀ KIN NGH 79
TÀI LIU THAM KHO 81
PH LC 82


Hình 2.15: Các yếu tố nh hng đến lực của bán kính lăn 28
xii

Hình 3.1: Hệ trục tọa độ tác dụng lên ô tô 29
Hình 3.2 : Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng 30
Hình 3.3 : Sơ đ quay vòng của ô tô 32
Hình 3.4 : Sơ đ mối quan hệ động học quay vòng ô tô 33
Hình 3.5 : Sơ đ xác định bán kính quay vòng nhỏ nhất và
Chiều rộng hành lang quay vòng 35
Hình 3.6: Sơ đ mô hình kho sát chuyển động
Quay vòng của ô tô nhiều cầu 37
Hình 4.1: Sơ đ tng quát tác dụng của lực ngang Fy 44
Hình 4.2: Lực tác dụng lên bánh xe khi quay vòng 45
Hình 4.3: Biểu đ lực của mặt đng tác dụng lên bánh xe 47
Hình 4.4: Sơ đ kho sát nh hng của cầu chủ động tới quay vòng 48
Hình 4.5: Hiệu suất riêng vi sai và kh năng tận dụng bám 49
Hình 4.6 :Sơ đ xác định bán kính quay vòng của ô tô hai cầu 52
Hình 4.7 : Sơ đ chuyển động của ô tô có tính chất quay vòng trung tính…. 54
Hình 4.8 : Sơ đ chuyển động của ô tô có tính chất quay vòng thiếu 54
Hình 4.9 : Sơ đ chuyển động của ô tô có tính chất quay vòng thừa 55
Hình 4.10 : Sơ đ xác định bán kính quay vòng của ô tô 3 trục 56
xiii

Hình 4.11: Sơ đ kho sát n định ngang của
Ô tô khi quay vòng trên đng 59
Hình 4.12: Sơ đ kho sát n định ngang của ô tô khi chuyển động
Quay vòng trên đng nghiêng 61
Hình 5.1: Quỹ đo chuyển động của ô tô 68
Hình 5.2 : Quỹ đo chuyển động của ô tô khi thay đi vận tốc 71
Hình 5.3 Lực ngang Y và góc lệch hớng  71

Chng I
TNG QUAN CA Đ TÀI
1.1. Gii thiu
Nớc ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đi hóa và hội nhập quốc
tế.Vì thế quá trình hợp tác c về kỹ thuật và thơng mi với các nớc trên thế giới
đang phát triển mnh. Các nớc phát triển và đang phát triển đang tiến li gần nhau
hơn để xây dựng khối thị trng chung cùng nhau phát triển. Các ngun vốn đầu t
phơng tiện máy móc từ các nớc phát triển nh Nhật, Hàn Quốc đợc đa vào
nớc ta để phát triển ngành công nghiệp của nớc ta.
Đối với ngành công nghiệp ô tô của nớc ta đang trong quá trình hình thành
và phát triển, trong những năm vừa qua đư đt đợc nhiều kết qu kh quan. Mặc dù
nớc ta cha sn xuất đợc hoàn toàn ô tô và đang sử dụng các dây truyền lắp ráp
của nớc ngoài,song chủ trơng của đất nớc ta hiện nay là tăng tỷ lệ nội địa hóa
trong các sn phẩm, bớc đầu nớc ta đư có đợc thành công trong các hưng xe nh
Trng Hi Để đt đợc những mục tiêu này chúng ta cần quan tâm nghiên cứu
sâu hơn về các cụm chi tiết, các bộ phận trong cụm chi tiết, các hệ thống cũng nh
điều kiện làm việc của ô tô để có thể có những gii pháp kỹ thuật can thiệp sâu hơn
vào các hệ thống nhằm phát huy đợc đặc tính tối u của hệ thống.
Nghiên cứu và mô phỏng động lực học quay vòng của xe ô tô nhiều cầu chủ
động là bài toán cơ bn của lý thuyết ô tô nhằm đánh giá cũng nh xác định đợc
kh năng khai thác ô tô trong điều kiện khác nhau. Động lực học quay vòng của ô tô
là vấn đề không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu, nhất là trong thi gian gần đây
sự gia tăng mnh về hệ thống đng giao thông và mật độ ô tô cũng ngày một tăng
do đó cần phi đm bo tính điều khiển của ô tô  mức độ cao nhằm hn chế tối đa
tai nn giao thông khi ô tô tham gia giao thông.
2

Đặc tính địa hình của lãnh th Việt Nam đợc ni bật bi sự tơng phn
giữa các đng bằng châu th thuộc ven biển phía đông, và những rặng núi hiểm hóc
dọc theo biên giới phía tây. Núi và cao nguyên của nớc Việt Nam chiếm khong

Trng Đi Học Bách Khoa Hà Nội dới sự hớng dẫn của PGS.TS Phm Hữu
Nam, đợc thực hiện vào tháng 04 năm 2007. Đề tài đư thực hiện đợc việc nghiên
cứu đặc tính quay vòng dới nh hng của góc lệch hớng và sự biến dng của
lốp.
Đề tài: “Nghiên cứu n định của thùng xe khi chuyển động thẳng và quay
vòng của xe buýt hai tầng BHT89 đang sử dụng  TPHCM” của học viên Cao Minh
Đức, Trng Đi Học S Phm Kỹ Thuật TPHCM, dới sự hớng dẫn của TS.
Lâm Mai Long. Đề tài tính toán góc nghiên của thùng xe của xe buýt 2 tầng khi
chuyển động thẳng và quay vòng n định.
Đề tài: “ Nghiên cứu động lực học chuyển động thẳng của xe nhiều cầu chủ
động, các phơng pháp phân phối công suất” của học viên Bùi Anh Tuấn, Trng
Đi Học S Phm Kỹ Thuật TPHCM, dới sự hớng dẫn của TS. Lâm Mai
Long.Đề tài đư nghiên cứu tính toán các thông số động lực học chuyển động của ô
tô có tính đến trợt.
4

Chng II
C S LÝ THUYT
2.1. Lc và mô men tác dng lên bánh xe b đng
Để cho bánh xe có ti trọng 

có thể chuyển động đợc với vận tốc V ( hoặc


thì ti  trục của nó phi có lực 

hớng theo chiều của V. Hợp lực của 

và 


Trong đó  là hệ số cn lăn
Nếu viết phơng trình cân bằng mô men ti tâm bánh xe, ta có:
.  = 

. 

= . . 

= 

( 2.4)
Trong đó mô men 

sẽ đợc đa vào sơ đ nếu gi thiết rằng các phn lực
tác dụng từ mặt đng nằm ti giao điểm của trục thẳng đứng đối xứng của bánh xe
với mặt đng. Mô men 

đợc coi là mô men cn lăn.
Ta rút ra quan hệ sau:
 =



=



=  ( 2.5)
2.2. Lc và moment tác dng lên bánh xe ch đng
Nếu chúng ta đặt trên bánh xe bị động một mô men chủ động 


Hình 2.2: Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ động khi lăn
Lực đẩy tng cộng vào khung xe:


= 



=  (2.8)
Với X còn gọi là phn lực tiếp tuyến của bánh xe với mặt đng, khi kéo nó
cùng chiều chuyển động.
Lực truyền từ khung xe không phi là lực 

mà là phn lực tiếp tuyến
 = 

. Theo quan điểm truyền cơ năng chúng ta quan tâm tới quan hệ giữa 

và
X, quan hệ này đợc rút ra từ công thức ( 2.7) và ( 2.8) nh sau:
 =






( 2.9)
Thực nghiệm chứng tỏ rằng lực cn lăn 

< 

, 

< < 0
 trng thái tự do: 

= 

, 

= 

,  = 0
 trng thái kéo: 

> 

, 

> 

,  = 






+ 

. là công suất cn lăn, có giá trị âm.


= 

gọi là tốc độ trợt ( nếu V là tốc độ tịnh tiến thực tế của ô tô ),
nó có giá trị dơng khi phanh-trợt lết và âm khi kéo – trợt quay.


= 

. 

gọi là công suất trợt ( trợt lăn khi kéo hoặc trợt lết khi phanh).
Công suất trợt luôn nhỏ hơn không.
8

Công suất cn lăn luôn tn ti  bánh xe lăn, trong khi đó công suất trợt chỉ
tn ti khi có lực F
k
( kéo hoặc phanh). Khi ô tô chuyển động với tốc độ cao trên nền
đng cứng thì tốc độ trợt thng khá nhỏ cho nên công suất trợt có thể bỏ qua,
khi chuyển động trên đng địa hình thì không thể bỏ qua công suất trợt.
Hiệu suất bánh xe: trong trng hợp bánh xe bị động thì công suất truyền tới
bánh xe chỉ cần thiết để khắc phục tn hao khi lăn.




= =



=




= 1 



(2.12)


=



=


.

.

=



(2.13)

Trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đng sẽ xuất hiện một vận tốc
trợt 

( tốc độ mất mát khi trợt ).
Sự trợt của bánh xe đợc đánh giá bằng hệ số trợt 

:


= 

< 0 (2.15)


= 



0
= 



0
= 1 



( 2.16)
Khi trợt quay hoàn toàn 


0

1 =



1 > 0 ( 2.18)
Khi trợt lết hoàn toàn 

=  

= 1
2.4. Đặc tính bám ca xe nhiu cu ch đng
2.4.1. Lc bám và h s bám gia bánh xe ch đng vi mặt đng
Để cho ô tô có thể chuyển động đợc thì  vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt
đng phi có độ bám nhất định đợc đặc trng bi hệ số bám.
Hệ số bám  giữa bánh xe chủ động với mặt đng là tỷ số giữa lực kéo tiếp
tuyến cực đi ( sinh ra ti điểm tiếp xúc giữa bánh xe chủ động với mặt đng ) trên
ti trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động. Ti trọng này thẳng đứng tác
dụng lên bánh xe chủ động. Ti trọng thẳng đứng này thng gọi là trọng lợng
bám 

.
 =




(2.19)

( 2.22 )
Hay:





(2.23)
 đây: 

là mô men xoắn cực đi truyền tới bánh xe chủ động.
Trong trng hợp chung, nếu  vùng tiếp xúc của bánh xe chủ động với mặt
đng có c phn lực tiếp tuyến X và phn lực ngang Y của đng tác dụng lên
bánh xe thì điều kiện bánh xe không bị trợt là:


2
+ 
2


( 2.24)
Giá trị của 

= 
 đây:  là hệ số bám của bánh xe chủ động với mặt đng theo hớng véc
tơ hợp lực của các lực X,Y
12

Từ biểu thức ( 2.21) thấy rằng lực bám 

động của ô tô và độ trợt giữa bánh xe chủ động với mặt đng.

Hình 2.7.Các yếu tố nh hng đến hệ số bám
13

1. Đng khô, 2. Đng ớt.
a. nh hng của áp suất trong lốp.
b. nh hng của tốc độ chuyển động của ô tô.
c. nh hng của phn lực thẳng đứng tác dụng lên bánhxe.
d. nh hng của độ trợt của bánh xe với mặt đng.
Trên hình 2.7 trình bày một số đ thị chỉ sự phụ thuộc của hệ số bám vào áp
suất lốp ( hình a), vào tốc độ chuyển động của xe ô tô ( hình b), vào ti trọng đặt lên
bánh xe ( hình c), vào độ trợt giữa bánh xe chủ động với mặt đng ( hình d).
Từ đ thị thấy rằng, khi tăng áp suất trong lốp thì hệ số bám lúc đầu tăng lên
ri sau đó li gim xuống.Giá trị hệ số bám cực đi sẽ tơng ứng với áp suất đợc
khuyên để dùng cho lốp. Khi tăng ti trọng thẳng đứng lên bánh xe thì hệ số bám sẽ
gim từ từ theo dng đng cong. Khi tăng ti trọng thẳng đứng lên bánh xe thì hệ
số bám xẽ gim đi và đ thị có dng tuyến tính. Khi đng ớt thì nh hng của
áp suất trong lốp, của tốc độ chuyển động và ti trọng thẳng đứng lên bánh xe đến
hệ số bám càng lớn ( đ thị dng a,b,c). Đặc biệt là độ trợt  giữa bánh xe chủ
động và mặt đng nh hng rất nhiều đến hệ số bám. Khi tăng độ trợt ( trợt lết
hay trợt quay) của bánh xe thì hệ số bám lúc đầu tăng lên nhanh chóng và đt giá
trị cực đi trong khong độ trợt (15-20)%. Nếu độ trợt tiếp tục tăng thì hệ số bám
gim, khi độ trợt  = 100% ( nghĩa là lốp bị trợt lết hoàn toàn đối với bánh xe
khi phanh hoặc bánh xe chủ động bị trợt quay hoàn toàn ) thì hệ số bám  gim
( 20-30)% so với hệ số bám cực đi. Khi đng ớt còn có thể gim nhiều hơn nữa,
đến ( 50-60)%.
Hệ số bám  mà chúng ta xét  trên chính là hệ số bám trong mặt phẳng dọc,
tức là trong mặt phẳng chuyển động của ô tô đợc biểu thị là 
x



(2.25)
Do hệ số bám phụ thuộc bi nhiều yếu tố khác nhau và việc xác định các yếu
tố này để áp dụng:
Bng 2.1: Các loi hệ số cn lăn trên các loi đng khác nhau
Loi đng vƠ tình trng mặt đng
H s bám 


Đng nha hoặc đng bê tông:
+ Khô và sch
0.7-0.8
+ ớt
0.35-0.45
Đng đt:
+Pha sét, khô
0.5-0.6
+ớt
0.2-0.4
Đng cát:
+Khô
0.2-0.3
+ớt
0.4-0.5
Hệ số bám và lực bám có ý nghĩa quan trọng trong việc đm bo an toàn
chuyển động ô tô, nó liên quan chặt chẽ đến tính chất động lực học của ô tô đến
15

hiệu qu phanh và n định phanh, đến tính năng dẫn hớng. Ngày nay, khi có xu


. Đặc tính này có ý nghĩa quan trọng
đặc biệt đối với các xe chuyển động trên đng địa hình hoặc khi nghiên cứu về hệ
thống tự động điều chỉnh lực kéo. Trong các đặc tính này 

và 

tăng thì hệ số
cn lăn f=



sẽ tăng theo.
Để đặc trng cho mức biến thiên của đng cong trợt ngi ta đa ra khái
niệm gọi là độ cứng trợt 

hay độ cứng riêng 

, chúng đợc định nghĩa nh sau:


=


.
; 

=



hay hệ số lực kéo 

có ý nghĩa đặc biệt quan trọng: nó
xác định giá trị lực vòng ( Phn lực tiếp tuyến X) hay lực kéo hoặc lực phanh cực
đi mà bánh xe có kh năng truyền đợc cho mặt đng. Giá trị cực đi đó đợc gọi
là hệ số bám của bánh xe và mặt đng. Theo đặc tính trợt chúng ta có:
Hệ số bám lăn: chính là giá trị 

= 

, nó xác định giá trị phn lực tiếp
tuyến cực đi mà bánh xe có thể truyền cho mặt đng khi lăn. Ngoài ra ứng với


thì 0 <



< 1. Hệ số bám lăn thng đợc sử dụng trong tính toán thiết kế hệ
thống truyền lực và nó thng ký hiệu là .
Hệ số bám trợt: ( lăn hoặc lết ) 

, nó xác định giá trị cực đi của phn lực
tiếp tuyến X mà bánh xe có thể truyền đợc trong tình trng trợt ( lăn hoặc lết )
hoàn toàn, tức là khi đó bánh xe không cn lăn và



= 1. Trong tính toán hệ thống
phanh ( khi xác định mô men phanh cần thiết ) thì hệ số này thng đợc ký hiệu là