Datn ô tô TÌM HIỂU ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG CỦA ĐOÀN XE SMRM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÌM HIỂU ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VỊNG CỦA ĐỒN
XE SƠ MI RƠ MC

Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................. Error! Bookmark not defined.
TÓM TẮT .................................................................................... Error! Bookmark not defined.
MỤC LỤC .............................................................................................................................i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................ Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................................v
Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ....................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1
1.2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 1
1.3. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 2
1.4. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu ............................................................................. 2
1.5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 2
Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN ............................................................................................3
2.1. Tổng quan về ĐXSMRM ........................................................................................3
2.2. Các thông số và yếu tố ảnh hưởng đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM ........... 8
2.3. Tìm hiểu động học, động lực học quay vòng của ĐXSMRM ............................... 9

2.3.1. Khảo sát mối quan hệ động học trong mơ hình đồn xe kéo sơ mi rơ moóc
một vết ................................................................................................................... 10
2.3.2. Khảo sát mối quan hệ giữa các bán kính quay vịng của ĐXSMRM ........ 11
2.3.3. Khảo sát mơ hình động lực học quay vịng của đồn xe ............................15
2.3.3.1. Khảo sát mơ hình động lực học hai vết của phần sơ mi rơ moóc .... 17

i


2.3.3.2. Khảo sát sự phân bố tải trọng của phần sơ mi rơ mc ................... 19
2.3.3.3. Khảo sát mơ hình động lực học của cầu sau sơ mi rơ moóc: ...........20
2.4. ................
Chương 3 : MÔ PHỎNG VÀ KIỂM TRA GIỚI HẠN LẬT ĐỔ CỦA ĐXSMRM .. 27
3.1. Giới thiệu về phần mềm TruckSim 2016 ............................................................. 27
3.2. Thiết lập cơ sở dữ liệu cho ĐXSMRM .................................................................27
3.3...
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 51
4.1. Kết luận ................................................................................................................. 51
4.2. Đề nghị .................................................................................................................. 52
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................. Error! Bookmark not defined.

ii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Đồn xe sơ mi rơ mc. .............................................................................................3
Hình 2.2: Xe đầu kéo một cầu. ...................................................................................................5
Hình 2.3: Xe đầu kéo hai cầu. ....................................................................................................5
Hình 2.4: Cấu tạo sơ mi rơ mc chun dụng. ........................................................................ 6
Hình 2.5: Sơ mi rơ mc xương. ............................................................................................... 6

Hình 2.6: Sơ mi rơ mc sàn. .................................................................................................... 7
Hình 2.7: Sơ mi rơ mc thùng. ................................................................................................ 7
Hình 2.8: Khớp nối kiểu n ngựa. ............................................................................................8
Hình 2.9: Mơ hình động học một vết của ĐXSMRM. ............................................................ 10
Hình 2.10: Sơ đồ xác định mối quan hệ bán kính quay vịng của phần đầu kéo. ................... 12
Hình 2.11: Sơ đồ xác định mối quan hệ bán kính quay vịng của phần sơ mi rơ mc. ........ 13
Hình 2.12: Sơ đồ khảo sát hành lang quét của ĐXSMRM. .................................................... 14
Hình 2.13: Sơ đồ động lực học quay vịng của đồn xe SMRM. ............................................16
Hình 2.14: Sơ đồ động lực học quay vịng của phần sơ mi rơ mc. ..................................... 17
Hình 2.15: Sơ đồ động lực học quay vịng của đồn xe sau khi phân tích lực ���� . ...............18
Hình 2.16: Sơ đồ phân bố tải trọng của phần sơ mi rơ moóc. .................................................19
Hình 2.17: Sơ đồ động lực học cầu sau phần sơ mi rơ mc. .................................................20
Hình 2.18: Mơ hình tổng thể của ĐXSMRM một cầu. ........................................................... 21
Hình 3.1: Tạo một dữ liệu mơ phỏng mới. .............................................................................. 28
Hình 3.2: Lưu cơ sở dữ liệu mới. .............................................................................................28
Hình 3.3: Giao diện sau khi tạo cơ sở dữ liệu. ........................................................................ 29
Hình 3.4: Chọn cấu hình mô phỏng. ........................................................................................30
iii


Hình 3.5: Chọn loại xe mơ phỏng. ...........................................................................................31
Hình 3.6: Giao diện thiết lập thơng số đầu kéo và rơ mc. ...................................................32
Hình 3.7: Giao diện nhập dữ liệu của xe đầu kéo. ...................................................................33
Hình 3.8: Nhập thơng số xe đầu kéo. .......................................................................................34
Hình 3.9: Nhập thông số công suất và hộp số. ........................................................................ 35
Hình 3.10: Giao diện thiết lập thơng số đầu kéo và sơ mi rơ mc. .......................................36
Hình 3.11: Giao diện nhập dữ liệu của sơ mi rơ mc. .......................................................... 37
Hình 3.12: Nhập thơng số sơ mi rơ mc. ...............................................................................38
Hình 3.13: Nhập dữ liệu khối hàng. .........................................................................................39
Hình 3.14: Lựa chọn dạng mơ phỏng. ..................................................................................... 40

Hình 3.15: Giao diện thiết lập địa hình mơ phỏng. ................................................................. 41
Hình 3.16: Chọn dạng đường mơ phỏng quay vịng. .............................................................. 42
Hình 3.17: Hiệu chỉnh đường mơ phỏng. ................................................................................ 43
Hình 3.18: Đồn xe xảy ra hiện tượng mất ổn định và lật đổ ở vận tốc 27km/h. ...................44
Hình 3.19: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh xe trục trước của XĐK. ................... 45
Hình 3.20: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh xe trục sau của XĐK. ...................... 45
Hình 3.21: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh của SMRM. ......................................46
Hình 3.22: Chọn địa hình mơ phỏng quay đầu. .......................................................................47
Hình 3.23: Hiệu chỉnh thơng số địa hình mơ phỏng quay đầu. ...............................................48
Hình 3.24: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh xe trục trước XĐK. ..........................49
Hình 3.25: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh xe trục sau XĐK. ............................. 49
Hình 3.26: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh xe SMRM. ....................................... 50

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thơng số kích thước xe đầu kéo. ............................................................................ 22
Bảng 2.2: Thơng số kích thước sơ mi rơ mc. ...................................................................... 23
Bảng 2.3: Thơng số kích thước thùng chứa hàng ....................................................................23
Bảng 3.1: Kết quả mô phỏng ĐXSMRM quay vịng với bán kính R = 24 (m). .....................44
Bảng 3.2: Kết quả mô phỏng ĐXSMRM quay đầu với bán kính R = 15 (m) ........................ 48

v


Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, với việc phát triển của các ngành dịch vụ Vận tải và Logistics dẫn đến
sự phát triển các đồn xe vận chuyển hàng hóa với mục đích cải thiện năng suất vận

chuyển, giảm chi phí, giảm lượng khí thải ra mơi trường. Với kích thước và khối lượng
lớn, các đoàn xe này đã dần cho thấy sự hiệu quả của việc vận chuyển các loại hàng hóa,
đặc biệt là các mặt hàng chuyên dùng và các mặt hàng khối lượng lớn. Tuy nhiên, với đặc
điểm đó cũng sẽ ảnh hưởng phần nào tới tình trạng lưu thơng trên đường, với kích thước
lớn xe sẽ chiếm phần lớn hành lang giao thông so với các loại phương tiện khác khi quay
vòng. Khi quay vòng, ĐXSMRM thường xuất hiện những điểm mù và không gian quét
rộng nên dễ va quẹt và lật đổ gây ra nguy hiểm rất lớn không chỉ cho bản thân ĐXSMRM
mà còn đối với các phương tiện khác khi đang lưu thơng trên đường. Vì thế, với những lí
do trên nhóm đã quyết định tìm hiểu và thực hiện đề tài “TÌM HIỂU ĐỘNG HỌC,
ĐỘNG HỌC LỰC QUAY VỊNG CỦA ĐỒN XE SƠ MI RƠ MC”.
1.2. Mục tiêu của đề tài
Việc khảo sát tính ổn định lật ngang là quan trọng và cần thiết không chỉ cho việc
cảnh báo tới người sử dụng loại phương tiện này mà cịn tất cả mọi người tham gia giao
thơng, cũng như đề xuất phạm vi an toàn khi tham gia giao thơng ở những nơi có đồn xe
sơ mi rơ mc di chuyển.
Với kích thước, trọng tải lớn và kết cấu liên kết hai phần: đầu kéo liên kết sơ mi rơ
moóc bằng hệ thống khớp nối khớp, sự lật ngang thường xảy ra khi xe có tải trọng lớn và
quay vòng ở vận tốc cao. Khi bị mất ổn định lật ngang, người lái khó có thể phát hiện kịp
thời sự mất ổn định này. Vì vậy, mục tiêu của đề tài là tìm ra mối quan hệ của các bán
kính quay vịng với các thành phần liên quan đến góc đánh lái, sau đó tìm ra bán kính
quay vịng lớn nhất, nhỏ nhất của đồn xe từ đó xác định hành lang quét, cuối cùng là xác
định vận tốc giới hạn theo điều kiện lật đổ khi quay vịng. Qua đó, đưa ra được các nhận
xét về khả năng làm việc an toàn và đề xuất những khuyến cáo phù hợp cho ngưỡng
chuyển động an toàn của ĐXSMRM.

1


1.3. Đối tượng nghiên cứu
Xe đầu kéo hay còn được gọi với cái tên thông dụng hơn là xe container. Đây là

một loại phương tiện cơ giới đường bộ được móc nối với các thùng hàng, rơ moóc hoặc
các loại sơ mi rơ moóc chuyên dùng để vận chuyển hàng hóa với số lượng lớn. Các đồ
vật với kích thước cồng kềnh khi có nhu cầu vận chuyển quãng đường dài như Bắc –
Nam cũng thường lựa chọn loại xe này.
Xe đầu kéo có khả năng chở được hàng hóa với khối lượng lên đến hàng trăm tấn.
Cách lưu thông trên đường của xe đó là nhờ sự hoạt động của máy kéo, kéo theo một
hoặc nhiều thùng hàng, rơ mc. Chính nhờ loại xe này mà các hàng hóa, sản phẩm sẽ
được phân bố đi khắp mọi nơi trên Tổ quốc.
1.4. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Hướng nghiên cứu và phát triển động lực học của đoàn xe sơ mi rơ moóc hiện
đang được quan tâm nhằm thiết lập các hệ thống điều khiển động lực học đoàn xe đặc
biệt là ổn định ngang chuyển động. Trên thế giới, trong thời điểm hiện tại, tài liệu và các
công trình nghiên cứu về động học, động lực học đồn xe cũng ít được cơng bố. Chính vì
thế, đề tài “TÌM HIỂU ĐỘNG HỌC, ĐỘNG HỌC QUAY VỊNG CỦA ĐỒN XE SƠ
MI RƠ MOÓC” được thực hiện trong phạm vi khảo sát vận tốc giới hạn ở trường hợp sơ
mi rơ moóc lật đổ trước xe đầu kéo và chỉ khảo sát trên đồn xe sơ mi rơ mc một cầu.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
Dựa vào tính khả quan và tính thực thi thì đề tài được thực hiện dựa trên hai
phương pháp chính nghiên cứu chính là:


Nghiên cứu lý thuyết: thực hiện khảo sát động học, động lực học quay vòng và
xây dựng các mối quan hệ của các bán kính quay vịng và xác định hành lang
qt của ĐXSMRM khi quay vịng, thiết lập các cơng thức liên quan về vận tốc
giới hạn theo điều kiện lật đổ khi quay vịng,



Nghiên cứu thực nghiệm: thực hiện thí nghiệm động học, động lực học đoàn xe
trên đường bằng ứng dụng TruckSim để kiểm chứng kết quả tính tốn đã xây

dựng được trên phần lý thuyết.

2


Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1. Tổng quan về ĐXSMRM

Hình 2.1: Đồn xe sơ mi rơ mc.
Đồn xe sơ mi rơ mc, hay cịn gọi là "xe container" là một hình thức vận chuyển
hàng hóa phổ biến trên các tuyến đường và trong ngành cơng nghiệp vận tải. Đồn xe sơ
mi rơ moóc tạo nên một cấu trúc linh hoạt và hiệu quả cho việc vận chuyển hàng hóa lớn
và nặng. Phần trước của đồn xe sơ mi rơ mc là phần xe đầu kéo. Được trang bị động
cơ mạnh mẽ và hệ thống lái, xe đầu kéo có khả năng chịu tải cao và đủ sức mạnh để kéo
sơ mi rơ mc phía sau. Sơ mi rơ mc là một loại xe chun dụng khơng có động cơ,
được thiết kế để chở hàng hóa và kết nối với phần đầu kéo thơng qua một hệ thống khớp
nối.
Đồn xe sơ mi rơ moóc có nhiều ưu điểm:
‐

Đầu tiên, có khả năng chở hàng hóa lớn và nặng. Phần sơ mi rơ mc có thể có các
kích thước và thiết kế khác nhau để phù hợp với loại hàng hóa cụ thể, bao gồm cả
hàng hóa đơng lạnh, hoặc hàng hóa kích thước lớn. Điều này cho phép vận chuyển đa
dạng loại hình hàng hóa.

3


‐

Thứ hai, đồn xe sơ mi rơ mc cung cấp khả năng linh hoạt. Với cấu trúc kết hợp
giữa XĐK và SMRM, người vận hành có thể thay đổi SMRM dễ dàng tùy theo nhu
cầu vận chuyển. Điều này giúp tối ưu việc sử dụng phương tiện vận chuyển và giảm
thiểu thời gian trống khơng.

‐

Thứ ba, đồn xe sơ mi rơ moóc có hiệu suất kinh tế cao. Với khả năng chở hàng lớn
trong một chuyến đi, đoàn xe này giảm thiểu số lượng chuyến đi cần thiết, từ đó giảm
thiểu chi phí nhiên liệu và thời gian vận chuyển. Điều này đồng nghĩa với việc giảm
khí thải ơ nhiễm và ảnh hưởng đến mơi trường.

Mặc dù có nhiều ưu điểm, đồn xe sơ mi rơ mc cũng đối mặt với một số thách thức:
‐

Đầu tiên, kích thước và trọng lượng của đoàn xe này yêu cầu quy định và hạn chế đặc
biệt khi vận hành trên các tuyến đường. Sự hạn chế này có thể gây khó khăn trong
việc tìm đường đi phù hợp và có thể u cầu giấy phép đặc biệt.

‐

Thứ hai, việc điều khiển và vận hành đồn xe sơ mi rơ mc địi hỏi kỹ năng và kinh
nghiệm của người lái. Đồn xe có kích thước lớn và cấu trúc phức tạp, đòi hỏi người
lái phải có khả năng xử lý và điều khiển an toàn. Điều này đặc biệt quan trọng khi
vận chuyển hàng hóa quan trọng.

Cấu tạo của đồn xe sơ mi rơ mc gồm hai phần chính: phần đầu kéo và phần sơ mi rơ
moóc, hai bộ phận này được liên kết với nhau thông qua hệ thống khớp nối.


Phần đầu kéo: Phần này được xem là bộ phận chính giữ vai trị quan trọng của
đồn xe. Phần đầu kéo bao gồm động cơ, cabin,... Hiện nay khơng q khó để bắt
gặp các loại xe đầu kéo với thiết kế đầu xe cực kỳ bắt mắt. Có hai dạng xe đầu
kéo được sử dụng phổ biến và rộng rãi ở nước ta ở thời điểm hiện tại là:

4


‐

Xe đầu kéo một cầu: Xe một cầu là dòng xe có cơng thức bánh xe là 4×2 hay cịn là
2WD (2 Wheel Drive). Đây là dòng xe dẫn động cầu trước hoặc dẫn động cầu sau.

Hình 2.2: Xe đầu kéo một cầu.
‐

Xe đầu kéo hai cầu: Xe hai cầu có cơng thức bánh xe là 4×4. Loại xe hai cầu này
được chia ra làm hai dạng đó là 4WD (4 Wheel Drive) và AWD (All Wheels Drive).
4WD còn được gọi là loại xe dẫn động bán thời gian và AWD là dạng dẫn động toàn
thời gian. Tùy vào khoảng thời gian động cơ truyền sức mạnh tới cả hai cầu xe mà
người ta dùng để phân biệt hai loại dẫn động này.

.
Hình 2.3: Xe đầu kéo hai cầu.

5




Phần sơ mi rơ moóc: Là phần sẽ được đầu kéo kéo ở phía sau, sơ mi rơ mc có thể
được coi là một bộ phận tách biệt với đầu kéo và có thể có biển số riêng. Đối với
những xe đầu kéo chở hàng thì phần sơ mi rơ mc là bộ phận chính để chứa hàng
hóa.

H

Hình 2.4: Cấu tạo sơ mi rơ moóc chuyên dụng.
Ở Việt Nam có ba dạng sơ mi rơ moóc thường thấy và sử dụng nhiều nhất là:
‐

Sơ mi rơ moóc xương: là loại sơ mi rơ moóc chuyên dụng có thiết kế các khung
xương đan vào nhau để chở container. Sơ mi rơ mc xương có các kích thước phổ
biến như: 20ft, 40ft và 45ft.

H

Hình 2.5: Sơ mi rơ mc xương.
6


‐

Sơ mi rơ moóc sàn: là loại sơ mi rơ mc có mặt sàn phẳng, khơng có thành hay mái
che, vừa chở được container, vừa chở được hàng rời và thường chở thép ống, thép
cuộn, các vật liệu nặng hoặc hàng quá khổ vì đặc điểm dễ chằng buộc.

H
‐

Hình 2.6: Sơ mi rơ moóc sàn.
Sơ mi rơ moóc thùng: Moóc thùng khung mui giống như xe tải 4 chân và 5 chân
dùng để chở hàng hóa có tải trọng lớn hơn xe tải thùng. Kết hợp với mui phủ bạt, bảo
vệ hàng hóa tránh sự tác động của thời tiết. Tải trọng cho phép lên đến 33 tấn gấp đôi
khi so sánh với xe tải bốn chân.

H

Hình 2.7: Sơ mi rơ moóc thùng.

7




Cơ cấu liên kết của đồn xe rơ mc: Liên kết bằng khớp nối yên ngựa, với kết cấu
nối bằng khâu nối trung gian này sẽ đáp ứng được hai các yếu tố cần thiết:
‐

Khả năng truyền lực kéo từ xe đầu kéo tới rơ moóc,

‐

Khả năng điều khiển hướng chuyển động của rơ mc.

Hình 2.8: Khớp nối kiểu n ngựa.
2.2. Các thông số và yếu tố ảnh hưởng đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM
Khi ơ tơ quay vịng, sự bám giữa đường và lốp xe sẽ đẩy xe đi vịng theo
điều khiển của người lái. Nếu đường có hệ số bám thấp thì xe sẽ bị trượt ngang. Nếu
đường có hệ số bám cao, bánh xe khơng bị trượt (lết) ngang xe có thể bị lật ngang

quanh trục là đường nối vết tiếp xúc các bánh xe ngoài. Khi quay vịng xe chịu lực qn
tính ngang tỷ lệ với khối lượng, với bình phương vận tốc, tỷ lệ nghịch với bán kính
quay vịng. Xe có tải trọng càng lớn thì khả năng bị lật ngang càng cao. Chiều cao
trọng tâm càng cao càng dẫn đến mô men gây lật ngang càng lớn. Đối với các loại xe có
kích thước và tải trọng lớn, khi mất ổn định người lái thường khó nhận biết được các dấu
hiệu mất ổn định. Đối với ĐXSMRM sự mất ổn định lật ngang khi quay vịng thường
xuất phát từ phía sau của SMRM thông qua dấu hiệu là sự tách bánh xe. Sự mất ổn định
8


lật ngang khi quay vòng thường xuất phát từ cuối SMRM nên các chỉ tiêu, thông số đánh
giá cần phải xuất phát từ phần SMRM. Vì vậy, cần có các chỉ tiêu, thơng số có thể đánh
giá được sự mất ổn định lật ngang mới có thể xác định được ngưỡng lật ngang.
Qua phân tích các chỉ tiêu, dấu hiệu và các yếu tố ảnh hưởng tới trạng thái mất ổn
định lật ngang ĐXSMRM, có thể rút ra một số nhận xét:
‐

Các tiêu chí xác định ngưỡng mất ổn định bằng thực nghiệm cho một loại xe làm thí
nghiệm và một dạng thí nghiệm. Để có thể xác định được các chỉ tiêu này cần có các
thiết bị chuyên dụng có giá thành khá cao; các thơng số về động học, động lực học về
năng lượng chỉ có thể xác định được trạng thái lật ngang hoàn toàn.

‐

Các chỉ tiêu về tải trọng động có thể xác định chính xác trạng thái mất ổn định lật
ngang ĐXSMRM. Sự tách bánh xe làm mất liên kết giữa bánh xe và mặt đường.
Nhưng các dấu hiệu này lại không dễ xác định trực tiếp và tích hợp trên ơ tơ. Tuy
nhiên, các tải trọng động có thể tính gián tiếp từ các thơng số dễ đo khác như vận tốc
hay góc lắc ngang với các giả thiết phù hợp và đề xuất ngưỡng vận tốc giới hạn để
cảnh báo sớm hoặc điều khiển động lực học của đoàn xe.

‐

Lựa chọn chỉ tiêu nào để đánh giá tùy thuộc vào tính chất chỉ tiêu đó có thể đo được,
tính tốn được, độ chính xác của việc đo hoặc tính tốn và khả năng tích hợp cho các
hệ thống điều khiển tích cực sau này. Một số thông số được đề xuất là vận tốc của
XĐK và SMRM, các góc lắc ngang của SMRM so với XĐK. Đối với trạng thái quay
vòng của ĐXSMRM, sự mất ổn định lật ngang thường xuất phát từ SMRM nên các
thông số dùng làm ngưỡng mất ổn định lật ngang thường được dùng là vận tốc
SMRM, góc lắc ngang của SMRM.

2.3. Tìm hiểu động học, động lực học quay vịng của ĐXSMRM
Cấu trúc đồn xe sơ mi rơ moóc có nhiều dạng khác nhau tuỳ thuộc vào chủng loại
xe đầu kéo và sơ mi rơ moóc. Trong số đó, đồn xe có 3 cầu (2 cầu trên xe đầu kéo, 1 cầu
trên sơ mi rơ mc) có tính ổn định thấp nhất. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài,
nhóm lựa chọn loại đồn xe trên với tải trọng tối đa cho phép phân bố lên các trục, kích
thước bao lớn nhất theo tiêu chuẩn để khảo sát hành lang quét và vận tốc giới hạn lật đổ
khi quay vòng.
9


2.3.1. Khảo sát mối quan hệ động học trong mô hình đồn xe kéo sơ mi rơ mc một vết
Để quá trình khảo sát đơn giản, chúng ta sẽ sử dụng mơ hình động học một vết với
các quy ước và giả thiết như sau:
‐

Tâm các bánh xe của ĐXSMRM trùng với điểm giữa của các cầu ở mơ hình
hai vết,

‐

Các khoảng cách O1K, O2K, KE, KT đúng bằng các kích thước cơ sở ở mơ
hình hai vết,

‐

Đồn xe quay vịng với vận tốc và tốc độ góc khơng đổi trong suốt quá trình
chuyển động,

‐

Bỏ qua sự biến dạng ngang của các lốp xe.

Với các giả thiết nêu trên, bán kính quay vịng của các điểm trên mơ hình đồn xe
một vết đúng bằng với các bán kính quay vịng của mơ hình hai vết.

Hình 2.9: Mơ hình động học một vết của ĐXSMRM.
10


Ý nghĩa của các ký hiệu trên hình 2.11 là:
‐

R: là bán kính quay vịng của đồn xe,

‐

�� : là khoảng cách từ khớp nối K phần tới tâm quay vòng,

‐

‐

�2 : là khoảng cách từ trọng tâm E phần sơ mi rơ mc tới tâm quay vịng,

�2 : là vận tốc giới hạn của chuyển động tịnh tiến tại trọng tâm E sơ mi rơ
moóc,

‐
‐
‐

�1 : là vận tốc chuyển động tịnh tiến của khớp nối K,

�o : là vận tốc chuyển động tịnh tiến của tâm cầu sau xe đầu kéo,
�: Góc quay bánh xe dẫn hướng phía trước của xe đầu kéo.

Dựa vào mơ hình về động học của đồn xe (Hình 2.11) cùng với các thơng số kích
thước cũng như các bán kính quay hồn tồn xác định được mối quan hệ giữa các thông
số động học cần thiết trên như sau:
�� = �2 .

�
�2

(2.1)

2.3.2. Khảo sát mối quan hệ giữa các bán kính quay vịng của ĐXSMRM


Phần xe đầu kéo:

Mơ hình khảo sát với các thông số động học của phần xe đầu kéo như sau:
‐ Góc quay bánh xe dẫn hướng phía trước của xe đầu kéo: �1 , �2 ,
‐ Khoảng cách từ trọng tâm C tới tâm cầu trước xe đầu kéo: a1,
‐ Khoảng cách từ trọng tâm C tới tâm cầu sau xe đầu kéo: a2,
‐ Khoảng cách từ khớp K tới tâm cầu sau: a,
‐ Chiều dài cơ sở của xe đầu kéo: l1,
‐ Chiều rộng cơ sở của xe đầu kéo: c1,
‐ Bán kính quay vịng tâm cầu sau của phần xe đầu kéo: R,
‐ Bán kính quay vịng của trọng tâm phần xe đầu kéo: R1,
‐ Chiều cao trọng tâm của phần xe đầu kéo: hg,

11


Hình 2.10: Sơ đồ xác định mối quan hệ bán kính quay vịng của phần đầu kéo.
Mối quan hệ giữa �1 và � được xác định như sau:
� = �1 .

Thế (2.2) vào (2.3) ta được:



�21 = �22 + �2

(��� �1 + ��� �2 )
= �1 . ����
2

=> �1 =

Phần xe sơ mi rơ mc:

(2.2)

�22 + �21 . ���2 �

(2.3)

(2.4)

Mơ hình khảo sát với các thơng số động học của phần sơ mi rơ moóc như sau:
‐ Khoảng cách từ trọng tâm tới khớp nối: b1
‐ Khoảng cách từ trọng tâm tới tâm cầu sau E của sơ mi rơ moóc: b2
‐ Chiều dài cơ sở của sơ mi rơ moóc: l2
‐ Chiều rộng cơ sở của sơ mi rơ mc: c2
‐ Bán kính quay vịng tâm cầu sau của sơ mi rơ mc: Rt
‐ Bán kính quay vịng của trọng tâm sơ mi rơ mc: R2
‐ Bán kính quay vòng của khớp nối K: Rk
12


‐ Chiều cao trọng tâm của phần sơ mi rơ mc: Hg

Hình 2.11: Sơ đồ xác định mối quan hệ bán kính quay vịng của phần sơ mi rơ mc.
Mối quan hệ giữa các bán kính quay tại khớp nối và trọng tâm của sơ mi rơ moóc
được xác định bằng phương trình:

�� =
�2 =

�� =

�2 + �2

�2� − �22 =
�2� + �22 =

(2.5)

�2 + �2 − �22

�2 + �2 − �22 + �22

(2.6)
(2.7)

13




Khảo sát hành lang qt của ĐXSMRM khi quay vịng

Hình 2.12: Sơ đồ khảo sát hành lang quét của ĐXSMRM.
‐

‐

‐

Bán kính hành lang quét lớn nhất:
(� +

� 2
) + (�1 + �)2
2

��
=
2

�2 + �2 − �22 −

���� =

Bán kính hành lang quét nhỏ nhất:
���� = �� −

Hành lang quét của ĐXSMRM:
∆� = ���� − ���� =

(� +

(2.8)
��
2

(2.9)

� 2
��
) + (�1 + �)2 − �2 + �2 − �22 +
2
2

(2.10)

14


2.3.3. Khảo sát mơ hình động lực học quay vịng của đồn xe
Mơ hình khảo sát với một số giả thiết sau:
‐

Ơ tơ chuyển động trên nền đường bằng phẳng.

‐

Thân xe được coi là vật rắn cứng tuyệt đối.

‐

Bỏ qua quan hệ động học và động lực học theo phương ngang của đồn xe.

‐

Bỏ qua ảnh hưởng của mơ men hiệu ứng con quay.

‐

Bỏ qua lực cản khơng khí tác động lên chính diện đầu xe và trên tồn bộ
chiều dài thân xe.

‐

Bỏ qua sự biến dạng ngang của các bánh xe.

Các lực tác dụng lên đoàn xe sơ mi rơ moóc:
‐

Lực ly tâm tác dụng lên phần xe đầu kéo và phần sơ mi rơ moóc: Flt1; Flt2,

‐

Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe phía trước bên trái và phải của xe đầu
kéo: FyFL; FyFR,

‐

Lực dọc tác dụng lên bánh xe phía trước bên trái và phải của xe đầu kéo là
lực cản lăn: FfFL; FfFR,

‐

Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe phía sau bên trái và phải của xe đầu kéo:
FyRL; FyRR,

‐

Lực dọc tác dụng lên bánh xe phía sau bên trái và phải của xe đầu kéo bao
gồm: lực kéo FxL; FxR và lực cản lăn: FfRL; FfRR,

‐

Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe phía sau bên trái và phải của sơ mi rơ
mc: FyrL; FyrR,

‐

Lực dọc tác dụng lên bánh xe phía trước bên trái và phải của sơ mi rơ moóc
là lực cản lăn: FfrL; FfrR.

15


Hình 2.13: Sơ đồ động lực học quay vịng của đồn xe SMRM.
Điều kiện để đồn xe quay vịng ổn định và không xảy ra hiện tượng lật ngang là:
Tổng các lực tác dụng lên đoàn xe theo phương dọc trục và phương vng góc với trục
xe phải bằng khơng, đồng thời tổng mơmen tác dụng lên đồn xe quanh trục đứng của
đồn xe phải bằng khơng:
Phương trình cân bằng lực theo chiều dọc trục của đoàn xe (Ox):
�� = 0

(2.11)

�� = 0

(2.12)

�� = 0

(2.13)

Phương trình cân bằng lực theo phương vng góc với trục đồn xe (Oy):

Phương trình cân bằng momen quanh trục thẳng đứng của đoàn xe (Oz):

16


Khi xe quay vịng, lực qn tính ly tâm là lực chính gây ra sự mất ổn định chuyển
động của đồn xe khi quay vịng và gây ra sự nghiêng của phần sơ mi rơ mc. Bởi vì,
lực ly tâm (��� �â� =
vận tốc chuyển động.

�.�2
�

) phụ thuộc trực tiếp vào: bán kính quay vịng, khối lượng và

Qua quan sát thực tế cũng như qua các phương tiện truyền thông, nhận thấy phần
sơ mi rơ mc là phần có kích thước và tải trọng rất lớn, nên hiện tượng mất ổn định lật
ngang khi quay vòng sẽ xảy ra trước so với phần xe đầu kéo. Để làm rõ về vấn đề này,
chúng ta sẽ tiến hành khảo sát sự mất ổn định lật ngang trên phần sơ mi rơ mc khi đồn
xe quay vịng.
2.3.3.1. Khảo sát mơ hình động lực học hai vết của phần sơ mi rơ mc
Mơ hình khảo sát với các giả thiết đặt ra:
‐

Đồn xe sơ mi rơ mc chuyển động với tốc độ khơng đổi khi quay vòng,

‐

Hệ thống treo được xem là tuyệt đối cứng.

Hình 2.14: Sơ đồ động lực học quay vịng của phần sơ mi rơ moóc.

17


Bởi lực quán tính ly tâm chính là nguyên nhân gây ra sự mất ổn định và lật ngang
của cả phần sơ mi rơ mc trong q trình quay vịng, lực ly tâm (���2 ) tác dụng lên trọng

tâm (E) phần sơ mi rơ mc được phân tích thành hai thành phần theo phương dọc trục
(���� ) và phương vuông góc với trục (���� ) như hình 2.16 được xác định bằng công thức:
���� = ���2 . ����2

���� = ���2 . ����2

(2.14)

(2.15)

Trong hai thành phần của lực quán tính ly tâm (���2 ) tác dụng lên trọng tâm phần

sơ mi rơ moóc, thành phần lực theo phương ngang ���� là lực chủ yếu gây ra sự mất ổn
định chuyển động của phần sơ mi rơ mc khi quay vịng, là nguyên nhân chính gây ra
sự nghiêng ngang của phần sơ mi rơ moóc và có thể dẫn tới việc lật đổ của cả đồn xe.

Hình 2.15: Sơ đồ động lực học quay vịng của đồn xe sau khi phân tích lực ���� .

Lực ly tâm theo phương ngang (���� ) sẽ được phân tích thành hai thành phần là �1

tác dụng lên khớp nối (K) và �2 tác dụng lên tâm cầu sau (T) của sơ mi rơ moóc. Giá trị
của �1 và �2 được xác định như sau:

18


�1 = ���� .
�2 = ���� .

�2
�2
�1
�2

(2.16)
(2.17)

2.3.3.2. Khảo sát sự phân bố tải trọng của phần sơ mi rơ mc

Hình 2.16: Sơ đồ phân bố tải trọng của phần sơ mi rơ moóc.
Tải trọng thẳng đứng (đầy tải) tác dụng lên khớp nối và cầu sau của sơ mi rơ moóc
được phân bố theo sơ đồ 2.18 được xác định như sau:
�1 = � .
�2 = � .

�2

�2
�1
�2

(2.18)
(2.19)

19