BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

TẠ TUẤN HƯNG

NGHIÊN CỨU GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH LẬT NGANG CỦA
ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI QUAY VÒNG ỔN ĐỊNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Hà Nội i- 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------

TẠ TUẤN HƯNG

NGHIÊN CỨU GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH LẬT NGANG CỦA
ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI QUAY VÒNG ỔN ĐỊNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực
Mã số:

62520116

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Tạ Tuấn Hưng


LỜI CẢM ƠN
NCS xin trân trọng cảm ơn Trường Ðại học Bách khoa Hà Nội, Viện Ðào tạo
Sau đại học, Viện Cơ khí Ðộng lực, Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng đã tạo điều
kiện cho NCS thực hiện luận án tại Trường Ðại học Bách khoa Hà Nội.
NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới tập thể hướng dẫn là TS. Dương
Ngọc Khánh và PGS.TS. Võ Văn Hường – Những người hướng dẫn khoa học, đã
tận tình giúp đỡ hướng dẫn trong việc định hướng nghiên cứu và phương pháp giải
quyết các vấn đề cụ thể đặt ra giúp thực hiện và hoàn thành luận án.
NCS vô cùng biết ơn quý Thầy, Cô trong bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng, Viện
Cơ khí Ðộng lực Trường Ðại học Bách khoa Hà Nội, luôn giúp đỡ và tạo điều kiện
thuận lợi nhất để hoàn thành luận án này.
Xin cảm ơn Ban Giám hiệu và quý Thầy, Cô trường Ðại học Công nghệ Giao
thông vận tải đã ủng hộ động viên giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và
nghiên cứu.
Xin cảm ơn Ban Giám hiệu và quý Thầy, Cô trường Ðại học Công nghiệp Hà
Nội đã ủng hộ và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên
cứu.
Xin cảm ơn Trung tâm Kiểm định xe cơ giới, Cục Đăng kiểm Việt Nam đã ủng
hộ và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Xin cảm ơn quý Thầy, Cô trong và ngoài trường đã ủng hộ và giúp đỡ tạo điều
kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè những
người đã luôn động viên khuyến khích giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu
và thực hiện công trình này.
Nghiên cứu sinh

Tạ Tuấn Hưng

ĐỊNH MẤT ỔN ĐỊNH LẬT NGANG ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC .................. 31
2.1. Mô hình động lực học ĐXSMRM ..................................................................... 31
2.1.1. Phân tích cấu trúc và các giả thiết xây dựng mô hình .................................... 31
2.1.2. Phương trình động lực học các khối lượng được treo .................................... 38
iii


2.1.3. Phương trình động lực học các cầu xe ........................................................... 44
2.1.4. Phương trình động lực học các bánh xe ......................................................... 46
2.2. Xác định lực tương tác bánh xe-mặt đường ...................................................... 48
2.3. Xác định lực và mô men liên kết của hệ thống treo .......................................... 50
2.3.1. Các lực liên kết phương thẳng đứng............................................................... 50
2.3.2. Các lực liên kết theo phương dọc ................................................................... 54
2.3.3. Các lực liên kết theo phương ngang và mô men thanh ổn định ..................... 54
2.4. Xác định liên kết tại khớp nối ........................................................................... 56
2.5. Xác định các lực cản khí động .......................................................................... 59
2.6. Điều kiện đầu của các phương trình vi phân ..................................................... 60
2.7. Cấu trúc mô hình động lực học đoàn xe sơ mi rơ moóc ................................... 61
2.8. Kết luận chương 2 ............................................................................................. 62
CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT XÁC ĐỊNH MẤT ỔN ĐỊNH LẬT NGANG ĐOÀN XE
SƠ MI RƠ MOÓC KHI QUAY VÒNG .................................................................. 63
3.1. Mô tả điều kiện đầu vào và các chỉ tiêu đánh giá.............................................. 63
3.1.1. Mô tả điều kiện đầu vào ................................................................................. 63
3.1.2. Các chỉ tiêu, thông số được sử dụng để đánh giá ........................................... 66
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm đến mất ổn định lật ngang
ĐXSMRM ................................................................................................................ 67
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc xe đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM ..... 73
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của góc lái đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM ........... 76
3.5. Đề xuất phương pháp xác định ngưỡng mất ổn định lật ngang và ngưỡng an
toàn của ĐXSMRM khi quay vòng .......................................................................... 82


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
G(OXYZ)

Đơn vị

Giải nghĩa
Hệ tọa độ cố định

C1(C1x1y1z1)

Hệ tọa độ tại trọng tâm khối lượng được treo XĐK

C2(C2x2y2z2)

Hệ tọa độ tại trọng tâm khối lượng được treo SMRM

Ai(AixAiyAizAi)

Hệ tọa độ tại trọng tâm cầu xe thứ i (i=1(1)6)

Bij(BijxBijyBijzBij)

Hệ tọa độ tại tâm bánh xe ij (i=1(1)6, j=1(1)2)

O
C1

A(1 ,1 ,1 )


LTR

Hệ số phân bố tải trọng (Load Transfer Ratio)

LTRin

Ngưỡng LTR đề xuất

MBS

Hệ nhiều vật MBS (Multibody Systems)

NHTSA
RAR

Cơ quan an toàn giao thông Mỹ (National Highway
Traffic Safety Adminitration)
Hệ số gia tốc ngang (Rearward Amplication Ratio)
vi


Năng lượng chống lật ngang (Rollover Prevention

RPER

Energy Reverse)

RPM


axi

m/s2

Gia tốc dọc của vật rắn i

ayi

m/s2

Gia tốc ngang của vật rắn i

azi

m/s2

Gia tốc thẳng đứng của vật rắn i

g

m/s2

Gia tốc trọng trường, g=9,81m/s2

ij

Chỉ số bánh xe trái (j=1)/phải (j=2) thuộc cầu xe thứ i

i=1(1)6


Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo
XĐK đến cầu xe số 3
Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo
SMRM đến cầu xe số 4

vii


Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo

l5

m

l6

m

lH1

m

lH2

m

m1

kg


Chiều cao tâm chốt và mâm xoay

exij

m

Khoảng dịch phản lực Fzij theo phương dọc tại bánh xe ij

hRi

m

Chiều cao tâm quay tức thời Ri của cầu i (i=1(1)6)

r0ij

m

Bán kính tự do của bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

ftij

m

Độ võng tĩnh lốp thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

SMRM đến cầu xe số 5
Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo
SMRM đến cầu xe số 6
Khoảng cách trọng tâm tâm khối lượng được treo XĐK


L2

m

Chiều dài toàn bộ SMRM

W1

m

Chiều rộng toàn bộ XĐK
viii


W2

m

Cij

N/m

Kij
CLij
KLij

Chiều rộng toàn bộ SMRM
Độ cứng hệ thống treo (i=1(1)6; j=1(1)2)


kgm2

JAxi

kgm2

JByij

kgm2

MAij

Nm

Mô men chủ động bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

MBij

Nm

Mô men phanh bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

Mij

Nm

Fxij

N


j=1(1)2)

ix


FGij

N

Tải trọng tĩnh ứng với bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

FCij

N

Lực đàn hồi của hệ thống treo thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

FKij

N

Lực cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)

FCLij

N

Lực đàn hồi lốp bánh xe thứ ij ((i=1(1)6; j=1(1)2)

F'xij


MZ1

Nm

FX2

N

FY2

N

FZ2

N

Lực dọc từ cầu xe tác dụng lên khối lượng được treo ứng
với hệ thống treo thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2)
Lực liên kết ngang tại tâm quay Ri (i=1(1)6) tác động từ
cầu xe thứ i lên khối lượng được treo
Lực liên kết ngang tại tâm quay Ri (i=1(1)6) tác động từ
khối lượng được treo lên cầu xe thứ i
Tổng ngoại lực tác dụng lên khối lượng được treo XĐK
chiếu lên phương C1x1 của hệ quy chiếu C1
Tổng ngoại lực tác dụng lên khối lượng được treo XĐK
chiếu lên phương C1y1 của hệ quy chiếu C1
Tổng ngoại lực tác dụng lên khối lượng được treo XĐK
chiếu lên phương C1z1 của hệ quy chiếu C1
Tổng mô men ngoại lực tác dụng lên khối lượng được

treo SMRM theo trục C2y2 của hệ quy chiếu C2
Tổng mô men ngoại lực tác dụng lên khối lượng được
treo SMRM theo trục C2z2 của hệ quy chiếu C2
Véc tơ định vị trọng tâm khối lượng được treo XĐK

r1

trong hệ quy chiếu OXYZ
Véc tơ định vị trọng tâm khối lượng được treo SMRM

r2

trong hệ quy chiếu OXYZ
Véc tơ vận tốc suy rộng của khối lượng được treo XĐK

v1

trong hệ quy chiếu C1x1y1z1

vx1

m/s

vy1

m/s

vz1

m/s

XĐK quanh trục C1z1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1
Véc tơ vận tốc suy rộng của khối lượng được treo

v2

SMRM trong hệ quy chiếu C2x2y2z2

vx2

m/s

vy2

m/s

Vận tốc tịnh tiến tức thời của khối lượng được treo
SMRM theo phương x2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2
Vận tốc tịnh tiến tức thời của khối lượng được treo
SMRM theo phương y2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2
xi


vz2

m/s

ωx2

0



vyAi

m/s

vzAi

m/s

ωxAi

Vận tốc tịnh tiến tức thời của khối lượng được treo

0

/s

Vận tốc tịnh tiến tức thời của cầu xe thứ i theo phương
xAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)
Vận tốc tịnh tiến tức thời của cầu xe thứ i theo phương
yAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)
Vận tốc tịnh tiến tức thời của cầu xe thứ i theo phương
zAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)
Vận tốc góc quay tức thời của cầu xe thứ i trong hệ quy
chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6)
Vận tốc góc quay tức thời quanh trục AiyAi của cầu xe

ωyAi

0

Các góc lắc ngang của các khối lượng được treo XĐK và
SMRM
Các góc lắc dọc của các khối lượng được treo XĐK và
SMRM
Các góc quay theo trục thẳng đứng của các khối lượng
được treo XĐK và SMRM
Các góc lắc ngang của các cầu xe i
xii


Vị trí ban đầu của khối lượng được treo XĐK trong hệ

X01, Y01, Z01

m

X02, Y02, Z02

m

β01, φ01, ψ01

0

Các góc ban đầu của các khối lượng được treo XĐK

β02, φ02, ψ02

0


Ma trận sao cho Cxkv1 và Cxmv2 lần lượt là các ma trận

Cxk, Cxm

chứa các lực Coriolis và lực quán tính đối với khối lượng
được treo XĐK và SMRM

τxk
τxm

Véc tơ các ngoại lực và mô men ngoại lực quy về trọng
tâm C1 khối lượng được treo XĐK
Véc tơ các ngoại lực và mô men ngoại lực quy về trọng
tâm C2 khối lượng được treo SMRM

xiii


Luận án đầy đủ ở file: Luận án full