ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THỊ VY THẢO

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC NGANG ĐẾN
TÍNH CHẤT CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ KHÁCH 16 CHỖ

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 60.520.116

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng- Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Văn Tụy

Phản biện 1:……………………………………………….
Phản biện 2:……………………………………………….

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực họp tại
trường Đại học Bách khoa vào ngày … tháng … năm 2017

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng tại trường Đại học Bách
khoa

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu của đề tài là hướng đến việc nâng cao tính ổn định
và tính an toàn quỹ đạo chuyển động cho ô tô khách dưới tác dụng
của lực ngang.


2
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu Ôtô khách du lịch 16 chỗ Mercedes Benz
MB 140
3.2. Phạm vi nghiên cứu.
Do phạm vi nghiên cứu và điều kiện có hạn đề tài chỉ giới
hạn nghiên cứu xây dựng mô hình lý thuyết và tiến hành mô phỏng
bằng phần mềm Matlab – Simulink, chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của
các thông số kết cấu của các hệ thống liên quan đến tính chất chuyển
động của ôtô.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Mô phỏng trên máy bằng phần mềm MatlabSimulink sẽ giúp tiết kiệm được thời gian cho kết quả tin cậy và
giảm giá thành nghiên cứu rất lớn so với việc tiến hành thí nghiệm
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài nghiên cứu mang tính lý thuyết chuyên sâu về tính ổn
định của xe khách khi chịu tác động của lực ngang đến tính chất điều
khiển quỹ đạo chuyển động của ô tô, đề tài đưa ra các cơ sở lý thuyết
nhằm nâng cao tính ổn định và có thể góp phần vào tư liệu cho cơ sở
dữ liệu khoa học- công nghệ làm tiền đề cho các nghiên cứu thực
nghiệm.
6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Chương 1:Tổng quan.



o

+ Xe tải khi đầy tải: α t = (35÷40) , α t  60 .
o

'

o

+ Xe tự đổ khi không tải: α t = (20÷35) , α t > 60
o

'

o

2.1.1.2. Tính ổn định dọc động
2.1.2. Tính ổn định ngang của ô tô
2.1.2.1. Tính ổn định ngang của ô tô khi chuyển động thẳng trên
đường nghiêng ngang:
2.1.2.2 Tiêu chí đánh giá ổn định ngang ô tô
2.1.2.2.1 Đánh giá lật ngang tĩnh
2.1.2.2.2 Đánh giá lật khi ô tô chuyển động
2.2. Động lực học điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô
2.2.1. Mô hình hệ thống điều khiển của ô tô

Bản chất mô hình quỹ đạo chuyển động của ô tô với sự thay đổi
góc quay bánh xe dẫn hướng (hay góc quay vành tay lái) là một hệ


6
yếu tố không thể tách rời trong nghiên cứu. Ngày nay phương tiện
giao thông có tốc độ chuyển đông ngày lớn cho nên vấn đề ổn định
quỹ đạo chuyển động của ô tô là vấn đề được quan tâm nhiều của các
nhà nghiên cứu.
Tác giả đã đi phân tích định tính về tính ổn định và ảnh
hưởng của một số yếu tố kết cấu, khai thác và môi trường giao thông
đến độ ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô. Và nghiên cứu tài liệu
tham khảo liên quan đến vấn đề mô hình hóa, mô phỏng quỹ đạo
chuyển động của ô tô cũng như các nghiên cứu liên quan như mô
hình lốp, nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển ổn định quỹ đạo
chuyển động ô tô.
Chương 3 - XÂY DỰNG MÔ HÌNH QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG
Ô TÔ KHI CÓ LỰC NGANG
3.1. Mô hình động học ngang trong chuyển động trong chuyển
động của ôtô
3.1.1. Mô hình quỹ đạo chuyển động tổng quát của ô tô
3.1.2. Mô hình hai vết trong mặt phẳng
3.1.3. Mô hình một vết
Mô hình này được sử dụng để nghiên cứu quỹ đạo chuyển
động của trọng tâm ô tô, không quan tâm đến hành lang chuyển động
của ô tô khi đổi hướng chuyển động. Mô hình này được sử dụng với
giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của sự thay đổi phản lực giữa các bánh xe
bên phải và bên trái khi ô tô đến quỹ đạo chuyển động của ô tô khi
đổi hướng chuyển động.


7

Hình 3.4 Mô hình một vết trong mặt phẳng đường

2

J v .

2

Thành phần lực cản gió theo phương dọc

Fax ,

Fay đặt cách trọng tâm ô tô một khoảng la
Trong luận văn, tác giả sử dụng mô hình một vết này để

khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố kết cấu và khai thác đến độ ổn
định hướng chuyển động khi đổi hướng chuyển động của ô tô.
3.1.4. Mô hình một bánh:
3.1.5. Mô hình hệ thống lái
3.2. Xây dựng mô hình động lực học ô tô khi quay vòng


8
3.2.1. Giả thiết xây dựng mô hình
3.2.2. Xây dựng mô hình động lực học quay vòng ô tô một vết
Áp dụng nguyên lý Dalambe ta xây dựng được hệ phương
trình vi phân mô tả động lực học chuyển động của ô tô khi đổi hướng
chuyển động như sau:
Xét cân bằng theo phương x ta có:
mv x  Fxf cos   Fyf sin   mv x 2  y 2 sin( )  Fxr  Fax
= Fxf cos   Fyf sin   mv y  Fxr  Fax



Fyr vòng
 Fyfđều
cosđược
 Fay viết
 mlại
v0 sau:
  được
quay
vy 
v như
mhọc


 J v   Fyr l2  Fyf cos l1  Fayla
(3.27)
Xét góc

 nhỏ hệ và bỏ qua lực cản không khí, hệ phương trình trên

trở về dạng:

mv y  Fyr  Fyf  mv v0

 J v   Fyr l2  Fyf l1

(3.28)

Xét mô hình lốp tuyến tính:


(3.30)


10
Thay vào ta được hệ phương trình:
l2  y
l1  y

mv y  v Cr  v C f  C f   mv v0

0
0

y

l

l

y
2
J  
Cr l2  1
C f l1  C f  l1
v

v0
v0

(3.32)

y  
mv v0
mv

 mv v0


l22Cr  l12C f
l2Cr  l1C f
C f l1






y



J v v0
J v v0
Jv

Viết dưới dạng ma trận ta có:

 Cr  C f

mv v0
 y 

i


 Cr  C f

mv v0

A
 l2Cr  l1C f
 Jv
v 0


 l2Cr  l1C f

 v0  

 mv v0


2
2
l C l C
 2 r 1 f 
J v v0


11

có phần thực âm. Mô men quán tính


r 2

(3.39)

v

Ở trạng thái giới hạn ổn định:

C f Cr l 2   C f l1  Cr l2  mvv0 2  0

(3.40)

3.3. Kết luận chương
Trong chương này, mô hình động lực học quỹ đạo chuyển
động của ô tô trong quá trình đổi hướng chuyển động có xét đến
động lực học kéo của bánh xe được xây dựng.


12
Chương 4: MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA YẾU TỐ KẾT
CẤU VÀ VẬN HÀNH ĐẾN TÍNH ỔN ĐỊNH QUỸ ĐẠO
CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ KHI CÓ LỰC NGANG
4.1. Đối tượng khảo sát : Mercedes Benz MB 140
Thông số kỹ thuật của ô tô khảo sát thể hiện trong bảng 4.1.
Các thông số kết cấu khảo sát gồm:
- Ảnh hưởng của độ cứng ngang của lốp;
- Ảnh hưởng của điểm đặt lực gió ngang;
Các thông số môi trường ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển
động của ô tô được khảo sát như ảnh hưởng của độ bám mặt đường



14
Bảng 4.1: Thông ś mô hình khảo sát
STT

Thông số

Giá trị

1

Khối lương toàn bộ ô mv= 3100

Đơn vị
kg

tô
2

Mô men quán tính đối Jv=1.4912e+003

kgm^2

với trục thẳng đứng đi
qua trong tâm của ô tô
3

Khoảng cách từ trọng l1=1.474


8

Diện tích cản chính F=3.123

Ns^2/m^4
m^2

diện
4.2.4. Mô phỏng quỹ đạo chuyển động khi quay vòng với góc đánh
lái không đổi
Góc quay của bánh xe dãn hướng thể thể hiện hình 4.3,
người lái xe đánh lái tăng dần đến 30 trong 5s sau đó giữ vành tay lái
cố định.


15

4.2.5. Mô phỏng quỹ đạo chuyển động của ô tô khi đang
vào cua


16
4.2.6. Mô phỏng quỹ đạo chuyển động khi quay vòng phải và quay
vòng trái

4.2.7. Mô phỏng quỹ đạo chuyển động khi chịu tác động của gió
ngang


17

 0.75
FZ

(4.4)


18
CFf 0
 0.75
FZ

(4.5)

CFr  0
 0.25
FZ

(4.6)

4.3.2. Ảnh hưởng của hình đáng mặt cắt dọc của ô tô (điểm đặt lực
gió ngang)

4.4. Ảnh hưởng của hệ số bám đến ổn định quỹ đạo chuyển động
của ô tô


19
4.5. Các giải pháp nhằm nâng cao tính ổn định cho quỹ đạo
chuyển động
4.5.1. Hệ thống chống lắc ngang thân xe

một xe cụ thể trong hai trường hợp ô tô chuyển động quay vòng đều
và ô tô chuyển động quay vòng có gia tốc.
Kết luận 3: Kết quả mô phỏng quỹ đạo quay vòng với các
trường hợp khác nhau như: quay vòng với góc quay của bánh xe dẫn
hướng không đổi; mô phỏng quỹ đạo chuyển động trường hợp vào
cua, trường hợp vào cua – ra cua; mô phỏng quỹ đạo chuyển động
của ô tô khi đang chuyển động thẳng có gió ngang tác dụng.
Kết luận 4: Đưa ra được kết quả mô phỏng khảo sát ảnh
hưởng của một số yếu tố kết cấu đến quỹ đạo chuyển động khi quay
vòng như:
-

Kết quả mô phỏng ảnh hưởng về độ cứng ngang của bánh
xe; sự khác nhau giữa độ cứng ngang bánh xe trước và bánh
xe sau đến sự lệch quỹ đạo chuyển động của xe.

-

Kết quả mô phỏng về ảnh hưởng điểm đặt lực gió ngang đến
sự lệch quỹ đạo chuyển động của xe.


21
-

Kết quả mô phỏng về đặc trưng bám ngang của 2 loại đường
khác nhau đến sự lệch quỹ đạo chuyển động của xe.
Kết luận 5: Kết quả mô phỏng cho thấy tính quy luật phù

hợp với lý thuyết và thực tế.Trên cơ sở các kết quả đó, cho phép


Nghiên cứu mô phỏng hệ thống lái có sử dụng trợ lực điện

-

Nghiên cứu mô phỏng các hệ thống điều khiển ổn định nói
chung

-

Nghiên cứu đánh giá tính ổn định quỹ đạo chuyển động của
phương tiện tham gia giao thông

-

Nghiên cứu về hệ thống chống lắc ngang chủ động