BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỖ SĨ HẢI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC
VÀ ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ 1 CẦU VÀ 2 CẦU CHỦ ĐỘNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116

S K C0 0 4 7 3 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
****************

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỖ SĨ HẢI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC
VÀ ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ 1 CẦU VÀ 2 CẦU CHỦ ĐỘNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
Hướng dẫn khoa học:
TS. LÂM MAI LONG

Hệ đào tạo:

Thời gian đào tạo từ …./…. đến ……/ ……

Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 09/2011.

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM.
Ngành học: Công nghệ kỹ thuật Ô tô
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu tính ổn định phanh
đối với loại xe Bus chạy trong thành phố Hồ Chí Minh
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 18/07/2011, Trường Đại
học Công nghiệp Tp. HCM
Người hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Văn Phụng

Trang i


III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm


của em củng đạt được những kết quả như mong muốn.
Đến đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến:
-

Ban Giám Hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

-

Thầy GVC. TS. Lâm Mai Long - trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
TP.HCM.

-

Quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Động Lực - trường Đại học Sư phạm
Kỹ thuật TP.HCM.

-

Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp.

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ động viên quý
báu của tất cả mọi người. Xin trân trọng cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2015
Học viên thực hiện luận văn

Đỗ Sĩ Hải

Trang iv




Trang vi


MỤC LỤC
Trang tựa
Lý lịch khoa học ......................................................................................................... i
Lời cam đoan ............................................................................................................ iii
Lời cảm tạ ................................................................................................................. iv
Tóm tắt .......................................................................................................................v
Mục lục .................................................................................................................... vii
Danh sách các chữ viết tắt ..........................................................................................x
Danh sách các hình ................................................................................................. xiii
Danh sách các bảng ..................................................................................................xv
Chƣơng 1: TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................1
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu ............................................................1
1.2 Mục đích của đề tài ..............................................................................................2
1.3 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn của đề tài ........................................................2
1.4 Các phương pháp nghiên cứu............................................................................... 2
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................3
2.1 Đặc tính trượt .......................................................................................................3
2.2 Góc lệch hướng ...................................................................................................6
2.2.1 Góc lệch bên của bánh xe khi chịu lực ngang ...................................................6
2.2.2 Sự lăn của lốp xe dưới tác dụng đồng thời của lực ngang Y và lực vòng X ....8
2.3 Đường đặc tính tốc độ của động cơ ...................................................................10
2.4 Các lực tác dụng lên ô tô ....................................................................................11
2.4.1 Phản lực thẳng góc của mặt đường tác dụng lên bánh xe ...............................12
2.4.2 Lực cản không khí ...........................................................................................12
3.4.3 Lực cản leo dốc ...............................................................................................13
3.4.4 Lực cản quán tính ............................................................................................13

3.5.4 Nhận xét ..........................................................................................................52
3.6 Góc lật khi ô tô lên dốc ......................................................................................53
3.6 Góc trượt khi ô tô lên dốc ..................................................................................53
3.6.1 Góc trượt khi ô tô lên dốc bằng cầu sau chủ động ..........................................53
3.6.2 Góc trượt khi ô tô lên dốc bằng hai cầu chủ động ..........................................54

Trang viii


3.6.3 Nhận xét ..........................................................................................................54
3.7 Giới hạn lật đổ khi ô tô chuyển động trên đường nghiêng ngang ......................54
3.7.1 Góc giới hạn lật khi ô tô chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang .......54
3.7.2 Vận tốc nguy hiểm khi ô tô chuyển động quay vòng trên đường nghiêng .....54
3.8 Góc lệch hướng khi ô tô quay vòng ...................................................................55
3.9 Ô tô quay vòng bằng cầu trước chủ động ..........................................................56
3.10 Ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động ...........................................................58
3.11 Ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động ............................................................60
Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................63
4.1 Kết luận ..............................................................................................................63
4.2 Kiến nghị và hướng phát triển đề tài ..................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................64

Trang ix


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
M T SỐ
Ký hiệu

HIỆU


Góc lệch hướng của bánh xe chịu lực ngang

Y

Lực ngang tác dụng lên bánh xe

N

Y1

Lực ngang tác dụng lên bánh xe cầu trước

N

Y2

Lực ngang tác dụng lên bánh xe cầu sau

N

CY

Độ cứng ngang của bánh xe

N/m

CY 1

Độ cứng ngang của bánh xe cầu trước


N

Y1max

Giới hạn bám ngang của bánh xe cầu trước

N

Y2 max

Giới hạn bám ngang của bánh xe cầu sau

N

Phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe

N

Z

Trang x


Z1

Phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước

N


Mômen xoắn của động cơ ở thời điểm bất kỳ

Nm

M eM

Mômen xoắn cực đại của động cơ

Nm

M eP

Mômen của động cơ ứng với công suất cực đại

Nm

Fw

Lực cản gió

N

Fi

Lực cản leo dốc

N

Fj


Độ cao lực cản không khí

m

L

Khoảng cách từ cầu trước tới cầu sau

m

r

Bán kính làm việc của bánh xe

m

f

Hệ số cản lăn



Góc leo dốc

K

Hệ số cản không khí

S



L0

Chiều dài lớn nhất của ô tô

m

B0

Chiều rộng lớn nhất của ô tô

m

H0

Chiều cao lớn nhất của ô tô

m

j

Hệ số ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay

j

Gia tốc chuyển động của ô tô

m / s2

jmax


r0

Bán kính thiết kế của bánh xe



Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp

rl

Bán kính lăn của bánh xe

F

Hệ số thay đổi bán kính lăn

imax

Độ dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua

R

m

m

Bán kính quay vòng

m/N

9

Hình 2.6: Đặc tính hướng của lốp diagonal

9

Hình 2.7: Sơ đồ lực tổng quát tác dụng lên ô tô.

11

Hình 2.8: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi tăng tốc bằng cầu sau chủ động.

18

Hình 2.9: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi tăng tốc bằng hai cầu chủ động.

19

Hình 2.10: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi leo dốc bằng cầu sau chủ động.

21

Hình 2.11: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi leo dốc bằng hai cầu chủ động.

23

Hình 2.12: Ô tô chuyển động trên đường nghiêng ngang.

27


36

Hình 2.20: Lực ly tâm tác dụng khi ô tô quay vòng.

36

Hình 2.21: Ô tô quay vòng bằng cầu trước chủ động.

38

Hình 2.22: Ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

41

Hình 2.23: Ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động.

43

Trang xiii


Hình 3.1: Đồ thị khả năng bám trượt khi ô tô khi chuyển động thẳng.

49

Hình 3.2: Đồ thị khả năng tăng tốc cực đại phụ thuộc hệ số bám dọc.

51

Hình 3.3: Đồ thị khả năng leo dốc cực đại phụ thuộc hệ số bám dọc.


58

Hình 3.10: Sơ đồ khối Simulink mô tả lực ngang và giới hạn bám ngang của các
bánh xe khi ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

59

Hình 3.11: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe trước
khi ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

59

Hình 3.12: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe sau khi
ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

60

Hình 3.13: Sơ đồ khối Simulink mô tả lực ngang và giới hạn bám ngang của các
bánh xe khi ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

61

Hình 3.14: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe trước
khi ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động.

61

Hình 3.15: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe sau khi
ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động.



Chƣơng 1

TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Thế kỉ 21 đã chứng kiến những bước phát triển kinh ngạc của ô tô và các loại
phương tiện vận chuyển khác nhau. Ngày nay, ô tô đã là một phương tiện phổ biến
hơn cả bất kì phương tiện nào khác, từ những chiếc xe gia đình có công suất từ vài
chục mã lực đến những chiếc xe thể thao có công suất lên tới hàng nghìn mã lực. Ô
tô ngày nay không những mạnh mẽ mà còn đầy đủ tiện nghi đáp ứng tất cả các nhu
cầu của con người. Mặc dù đã xuất hiện những chiếc xe chạy bằng điện hay các
dạng năng lượng xanh như năng lượng mặt trời, nhưng ô tô sử dụng nhiên liệu hóa
thạch như xăng, dầu .. vẫn phổ biến hơn cả. Động lực chính trên các xe ô tô hiện
nay vẫn là động cơ đốt trong loại pittông.
Trên thế giới hiện nay nói chung và đất nước ta nói riêng, việc điều khiển một
chiếc ô tô lưu thông trên đường không có gì khó. Tuy nhiên, để có một chiếc xe ô
tô hoạt động tốt thì người ta phải nghiên cứu, đánh giá đến các yếu tố: Tốc độ đạt
cực đại, khả năng leo dốc cực đại, khả năng tăng tốc cực đại, tính ổn định của xe
với các loại trạng thái hoạt động ứng với các loại địa hình khác nhau, phân bố tải
trọng phù hợp trên các cầu….. hiện nay ở Việt Nam v ẫ n chưa có nhiều bãi thử
xe nên việc kiểm tra, đánh giá ô tô trên phần mềm mô phỏng là rất hữu ích đó
cũng là lí do em chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế mô phỏng động lực học và ổn
định của ô tô 1 cầu và 2 cầu chủ động”.
Hiện nay ở nước ta có rất nhiều đề tài nghiên cứu về động lực học và ổn định
nhưng để làm nổi bật sự ảnh hưởng của xe chạy hai cầu chủ động so với xe chạy
một cầu chủ động thì chưa có.
Ở nước ngoài ngành công nghiệp ô tô đã phát triển từ rất lâu, các hãng sản xuất
hoặc một số công ty đã xây dựng rất nhiều khu thử xe thật còn nghiên cứu chạy mô
phỏng chạy trên phần mềm thì dường như hãng nào cũng có nhưng chưa công bố

2.1. Đặc tính trƣợt
Theo mô hình Burckhardt, quan hệ giữa hệ số bám dọc (  x ) và hệ số bám
ngang (  y ) với độ trượt của bánh xe được xác định theo hệ số bám tổng hợp và độ
trượt tổng hợp của hai phương dọc và ngang. Dựa trên quan điểm Kamm về tính
chất bám – trượt khi xuất hiện góc lệch bên (Grecenko, 1993), quan hệ giữa hệ số
bám tổng hợp (  R ) và độ trượt theo phương tổng hợp (  R ) có thể biểu diễn theo
công thức:
R  C1.(1  eC . )  C3. R

(2.1)

Với:  R   x2   y2

(2.2)

2

R

Trong đó  x ,  y ,  R lần lượt là độ trượt dọc, độ trượt ngang và độ trượt
tổng hợp của xe:
- Bánh xe chủ động:
2
2
 RR   xR2   yR
 (1   xR )2 tg R2   xR

(2.3)

- Bánh xe bị động:

0,84

23

0,12

Đường đất

0,79

12

0,15

Mặt ruộng gốc rạ

0,76

9

0,18

Loại đường

Hệ số bám dọc và hệ số bám ngang khi đó được tính theo công thức:
x  R


x
và  y   R y


5

4