NGHIÊN cứu vấn đề đảm bảo QUỸ đạo CHUYỂN ĐỘNG của ô tô BẰNG các giải PHÁP điều KHIỂN hệ THỐNG TRUYỀN lực

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 7
CHƯƠNG 1: QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ VÀ TÁC ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG TRUYỀN LỰC 8
1.1.1. Xét trên mô hình phẳng 8
Hình 1-1.Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát 8
Hinh1-2. Xác định vị trí trọng tâm ôtô tại nhất định một thời điểm 10
Hình 1-3.Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ôtô 10
1.1.2 .Xét mô hình khảo sát và các quan động lực học .Phương trình quay vòng 11
Hình 1-4 .Mô hình tính toán cho ô tô 12
Hình 1-5: Mô hình của hệ thống lái 13
1.2. Động lực học các trang thái chuyển động của ô tô 14
1.2.1. Đỗ xe trên đường bằng 15
Hình 1.6. Xe đỗ trên đường bằng 15
1.2.2. Đỗ xe trên một đường nghiêng 16
Hình 1.7. Xe đậu trên đường nghiêng 17
1.2.3. Ô tô tăng tốc trên đường bằng 18
Hình 1.8. Xe tăng tốc trên đường bằng 18
1.2.4. Ô tô tăng tốc trên đường nghiêng 20
Hình 1.9. Xe ô tô tăng tốc trên đường nghiêng 21
Hình 1.10. Một xe di chuyển trên dường nghiêng kéo theo một rơmoc 25
Hình 1.11 Sơ đò lực tác dụng lên ô tô và rơmooc trên đương nghiêng 26
1.2.5. Đỗ xe trên dốc nghiêng ngang 27
Hình 1.12. Lực tác dụng dưới lốp xe phía trên và lốp xe phía dưới của một chiếc xe đỗ
trên đường nghiêng ngang 28
1.2.6. Phương tiện đi lại trên một đường cong 29
Hình 1.14. Xe di chuyển trên đường cong lõm với bán kính cong 34
1.3. .Tác động của hệ thống truyền lực đến quỹ đạo chuyển động 35
1.4 Tác động của người lái xe 36
Hình 1.19. Hệ Đường – Xe – Người 36
Hình 1.20. Sơ đồ điều khiển của lái xe 37

Hình 1.21. Đường đặc tính động cơ 38
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE Ô TÔ 39
2.1. Phân loại và cấu trúc hệ thống 39
2.1.1. Phân loại 39
2.1.2. Cấu trúc hệ thống truyển lực 39
2.2. Các phần tử trong hệ thống truyền lực tác động đến quỹ đạo chuyển động 42
2.2.1. Ly hợp và biến mô 42
Hình 2.2 Đồ thị tỷ lệ truyền công suất và mômem xoắn với số lượng bề mặt ma sat.
45
1
Hình 2.5. Đường đặc tính ngoài của biến mô men thủy lực (Khi ηb = const) 49
Hình 2.6: Đặc tính tải của biến mô thuỷ lực 50
Hình 2.7 – Đặc tính tỉ số truyền mômen của biến mô 52
Hình 2.8 – Đặc tính hiệu suất truyền động 53
2.2.2 Hộp số 56
Hình 2.12: đặc tính kéo lí tưởng của một chiêc xe 57
Hình 2.14 Biểu đồ tỉ lệ tốc độ động cơ cho xe có 10 cấp số hoặc có sử dụng hộp số
phụ 58
Hình 2.15 Hộp số cơ khí 8 cấp với bộ chia tách 2 cấp đặt phía trước 59
Hình 2.16: Mô hình chuyển số khi có thiết bị tách 60
Hình 2.17 Hộp số 8 cấp tôc độ với hốp số phụ 2 cấp phía sau 61
Hình 2.18 Sang số dãy tỷ lệ - biểu đồ tốc độ 61
Hình 2.20. Hộp số 10 cấp tốc độ có đồng tốc 2 giải tốc độ thay đổi 67
Hình 2.21: Hộp số tự động điều khiển điện tử 70
Hình 2.22: Cấu tạo hộp số tự động điều khiển điện tử 71
1. Biến tốc thủy lực; 2- Trục I; 3- Bơm dầu; 4- Li hợp nối thẳng; 5-Cơ cấu bánh răng
hành tinh; 6- Trục II; 7- Cảm biến tốc độ; 8- Bộ phanh số lùi; 9- Cụm van điều khiển;
10-bầu lọc dầu 72
Hình 2.25: Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền lực AT/MT 76
Hình 2.26 : Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống truyền lực 77

Hình 2.28 : Nguyên lý hoạt động của ly hợp 2 78
Hình 2.30 :Kết cấu của hộp số DCT 81
Hình 2.32:Các vị trí tay số
-S : Thể thao: những bánh răng được chọn tự động bằng cách sử dụng một "thể thao"
82
Cấu tạo chung.
Các khóa rút chìa khóa đánh lửa ngăn khóa điện từ đang được chuyển đến vị trí
thu hồi trừ khi các khóa xe là hoạt động. Nó hoạt động trên một nguyên tắc cơ điện và
là vận hành do đơn vị kiểm soát tay lái điện tử J527.
Các tay lái điều khiển điện tử J527 phát hiện các chuyển mạch mở. Các đánh lửa chính
thu hồi Hình 2.36 . Bộ chọn đòng bẩy khóa van điện từ N376 không được
cung cấp với năng lượng. Lò xo ở van điện từ đã đẩy chốt khóa đến vị trí giải phóng.
83
Hình 2.37. F319 83
Hình 2.38. Sơ đồ nguyên lý hoạt động 84
Hình 2.39 :Sơ đồ tổng quan về hệ thống điều khiển thủy lực 86
2.2.2.4. Những nét cơ bản của hộp số vô cấp(CVT): 87
Hình 2.40 : Cấu tạo chung của hệ thống truyền lực với hộp số vô 87
Hình 2.42:Mặt cắt hộp số CVT 88
Hình 2.43: Hộ số vô cấp sử dụng bộ truyền xích 88
Hình 2.44: Hộ số vô cấp sử dụng bộ truyền đai 89
2.2.2.5.Hệ thống truyền lực hybrid 91
Hộp số 91
Hình 2.47: Cấu tạo của hộp số Hybrid 92
2.2.3. Cầu chủ động và bộ vi sai 96
2
Hình 2.25 (a, b): Ảnh hưởng của góc trượt lốp xe phía trước và phía sau trên đặc điểm
lái 98
Hình 2.25 So sánh của các lực kéo RWD, FWD và 4WD trên một đường cong ở tốc
độ khác nhau 101

Hình 2.26: Hoạt động của bộ vi sai 104
Hình 2.27: Quan hệ động học động lực học của bộ vi sai côn đối xứng (bỏ qua ma sat)
105
Hình 2.28 Bộ truyền động bánh răng hành tinh 2 cấp tấc độ 107
2.2.4. Lốp và tình trạng lốp 108
Hình 2.30: Sự thay đổi của sự ma sát với chuyển động tương đối 109
Hình 2.31 Ảnh hưởng của điều kiện bề mặt đến hệ số ma sát của lốp cao su tự nhiên,
cao su tổng hợp, lốp nhẵn và lốp có hoa lốp 110
Hình 2.32: Ảnh hưởng của tốc độ tới hệ số ma sát trượt và hệ số đỉnh 111
CHƯƠNG 3 CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 112
3.1. Điều khiển số truyền 112
3.1.1. Vai trò của hộp số 112
Hình 3.1: Biểu đồ hiệu suất lực kéo và lực cản 112
3.1.5 Hộp số tách thay đổi phạm vi 118
Hình 3.3: đặc tính kéo lí tưởng của một chiêc xe 119
3.2. Điều khiển bộ vi sai 121
3.2.1. Cơ cấu hạn chế trượt vi sai 121
122
Hình. 3.6 Bộ hạn chế trượt vi sai loại ly hợp nhiều đĩa 122
3.2.2 Hệ thống điện thủy lực chống trượt vi sai 123
Hình 3.7 Hệ thống hạn chế trượt vi sai điều khiển thuỷ lực 125
3.3. Điều khiển 4WD 125
3.3.1. 4WD là gì? 125
3.3.2 Phân loại 126
Hình 3.8. 4WD gian đoạn 126
Hình 3.9 4WD thường xuyên 128
Hình 3.10 4WD thường xuyên có khớp thuỷ lực 130
3.3.3 Ưu và nhược điểm của 4WD 131
3.3.4 So sánh giữa 2WD, AWD và 4WD 133
3.3.5 Bố trí cơ bản của 4WD 134

3.3.6. Hệ thống 4WD HUYNDAI- TERRACAN 135
Hình 3.11: Cấu tạo hệ thống EST 139
Hình 3.13: Tín hiệu khi chuyển chế độ 143
Hình 3.15: Cơ cấu ngắt vi sai chân không 144
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 172
TÀI LIỆU THAM KHẢO 173
3
Phụ lục hình vẽ
LỜI NÓI ĐẦU 7
CHƯƠNG 1: QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ VÀ TÁC ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG TRUYỀN LỰC 8
1.1.1. Xét trên mô hình phẳng 8
Hình 1-1.Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát 8
Hinh1-2. Xác định vị trí trọng tâm ôtô tại nhất định một thời điểm 10
Hình 1-3.Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ôtô 10
1.1.2 .Xét mô hình khảo sát và các quan động lực học .Phương trình quay vòng 11
Hình 1-4 .Mô hình tính toán cho ô tô 12
Hình 1-5: Mô hình của hệ thống lái 13
1.2. Động lực học các trang thái chuyển động của ô tô 14
1.2.1. Đỗ xe trên đường bằng 15
Hình 1.6. Xe đỗ trên đường bằng 15
1.2.2. Đỗ xe trên một đường nghiêng 16
Hình 1.7. Xe đậu trên đường nghiêng 17
1.2.3. Ô tô tăng tốc trên đường bằng 18
Hình 1.8. Xe tăng tốc trên đường bằng 18
1.2.4. Ô tô tăng tốc trên đường nghiêng 20
Hình 1.9. Xe ô tô tăng tốc trên đường nghiêng 21
Hình 1.10. Một xe di chuyển trên dường nghiêng kéo theo một rơmoc 25
Hình 1.11 Sơ đò lực tác dụng lên ô tô và rơmooc trên đương nghiêng 26
1.2.5. Đỗ xe trên dốc nghiêng ngang 27

Hình 1.12. Lực tác dụng dưới lốp xe phía trên và lốp xe phía dưới của một chiếc xe đỗ
trên đường nghiêng ngang 28
1.2.6. Phương tiện đi lại trên một đường cong 29
Hình 1.14. Xe di chuyển trên đường cong lõm với bán kính cong 34
1.3. .Tác động của hệ thống truyền lực đến quỹ đạo chuyển động 35
1.4 Tác động của người lái xe 36
Hình 1.19. Hệ Đường – Xe – Người 36
Hình 1.20. Sơ đồ điều khiển của lái xe 37
Hình 1.21. Đường đặc tính động cơ 38
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE Ô TÔ 39
2.1. Phân loại và cấu trúc hệ thống 39
2.1.1. Phân loại 39
2.1.2. Cấu trúc hệ thống truyển lực 39
2.2. Các phần tử trong hệ thống truyền lực tác động đến quỹ đạo chuyển động 42
2.2.1. Ly hợp và biến mô 42
Hình 2.2 Đồ thị tỷ lệ truyền công suất và mômem xoắn với số lượng bề mặt ma sat.
45
4
Hình 2.5. Đường đặc tính ngoài của biến mô men thủy lực (Khi ηb = const) 49
Hình 2.6: Đặc tính tải của biến mô thuỷ lực 50
Hình 2.7 – Đặc tính tỉ số truyền mômen của biến mô 52
Hình 2.8 – Đặc tính hiệu suất truyền động 53
2.2.2 Hộp số 56
Hình 2.12: đặc tính kéo lí tưởng của một chiêc xe 57
Hình 2.14 Biểu đồ tỉ lệ tốc độ động cơ cho xe có 10 cấp số hoặc có sử dụng hộp số
phụ 58
Hình 2.15 Hộp số cơ khí 8 cấp với bộ chia tách 2 cấp đặt phía trước 59
Hình 2.16: Mô hình chuyển số khi có thiết bị tách 60
Hình 2.17 Hộp số 8 cấp tôc độ với hốp số phụ 2 cấp phía sau 61
Hình 2.18 Sang số dãy tỷ lệ - biểu đồ tốc độ 61

Hình 2.20. Hộp số 10 cấp tốc độ có đồng tốc 2 giải tốc độ thay đổi 67
Hình 2.21: Hộp số tự động điều khiển điện tử 70
Hình 2.22: Cấu tạo hộp số tự động điều khiển điện tử 71
1. Biến tốc thủy lực; 2- Trục I; 3- Bơm dầu; 4- Li hợp nối thẳng; 5-Cơ cấu bánh răng
hành tinh; 6- Trục II; 7- Cảm biến tốc độ; 8- Bộ phanh số lùi; 9- Cụm van điều khiển;
10-bầu lọc dầu 72
Hình 2.25: Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền lực AT/MT 76
Hình 2.26 : Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống truyền lực 77
Hình 2.28 : Nguyên lý hoạt động của ly hợp 2 78
Hình 2.30 :Kết cấu của hộp số DCT 81
Hình 2.32:Các vị trí tay số
-S : Thể thao: những bánh răng được chọn tự động bằng cách sử dụng một "thể thao"
82
Cấu tạo chung.
Các khóa rút chìa khóa đánh lửa ngăn khóa điện từ đang được chuyển đến vị trí
thu hồi trừ khi các khóa xe là hoạt động. Nó hoạt động trên một nguyên tắc cơ điện và
là vận hành do đơn vị kiểm soát tay lái điện tử J527.
Các tay lái điều khiển điện tử J527 phát hiện các chuyển mạch mở. Các đánh lửa chính
thu hồi Hình 2.36 . Bộ chọn đòng bẩy khóa van điện từ N376 không được
cung cấp với năng lượng. Lò xo ở van điện từ đã đẩy chốt khóa đến vị trí giải phóng.
83
Hình 2.37. F319 83
Hình 2.38. Sơ đồ nguyên lý hoạt động 84
Hình 2.39 :Sơ đồ tổng quan về hệ thống điều khiển thủy lực 86
2.2.2.4. Những nét cơ bản của hộp số vô cấp(CVT): 87
Hình 2.40 : Cấu tạo chung của hệ thống truyền lực với hộp số vô 87
Hình 2.42:Mặt cắt hộp số CVT 88
Hình 2.43: Hộ số vô cấp sử dụng bộ truyền xích 88
Hình 2.44: Hộ số vô cấp sử dụng bộ truyền đai 89
2.2.2.5.Hệ thống truyền lực hybrid 91

Hộp số 91
Hình 2.47: Cấu tạo của hộp số Hybrid 92
2.2.3. Cầu chủ động và bộ vi sai 96
5
Hình 2.25 (a, b): Ảnh hưởng của góc trượt lốp xe phía trước và phía sau trên đặc điểm
lái 98
Hình 2.25 So sánh của các lực kéo RWD, FWD và 4WD trên một đường cong ở tốc
độ khác nhau 101
Hình 2.26: Hoạt động của bộ vi sai 104
Hình 2.27: Quan hệ động học động lực học của bộ vi sai côn đối xứng (bỏ qua ma sat)
105
Hình 2.28 Bộ truyền động bánh răng hành tinh 2 cấp tấc độ 107
2.2.4. Lốp và tình trạng lốp 108
Hình 2.30: Sự thay đổi của sự ma sát với chuyển động tương đối 109
Hình 2.31 Ảnh hưởng của điều kiện bề mặt đến hệ số ma sát của lốp cao su tự nhiên,
cao su tổng hợp, lốp nhẵn và lốp có hoa lốp 110
Hình 2.32: Ảnh hưởng của tốc độ tới hệ số ma sát trượt và hệ số đỉnh 111
CHƯƠNG 3 CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 112
3.1. Điều khiển số truyền 112
3.1.1. Vai trò của hộp số 112
Hình 3.1: Biểu đồ hiệu suất lực kéo và lực cản 112
3.1.5 Hộp số tách thay đổi phạm vi 118
Hình 3.3: đặc tính kéo lí tưởng của một chiêc xe 119
3.2. Điều khiển bộ vi sai 121
3.2.1. Cơ cấu hạn chế trượt vi sai 121
122
Hình. 3.6 Bộ hạn chế trượt vi sai loại ly hợp nhiều đĩa 122
3.2.2 Hệ thống điện thủy lực chống trượt vi sai 123
Hình 3.7 Hệ thống hạn chế trượt vi sai điều khiển thuỷ lực 125
3.3. Điều khiển 4WD 125

3.3.1. 4WD là gì? 125
3.3.2 Phân loại 126
Hình 3.8. 4WD gian đoạn 126
Hình 3.9 4WD thường xuyên 128
Hình 3.10 4WD thường xuyên có khớp thuỷ lực 130
3.3.3 Ưu và nhược điểm của 4WD 131
3.3.4 So sánh giữa 2WD, AWD và 4WD 133
3.3.5 Bố trí cơ bản của 4WD 134
3.3.6. Hệ thống 4WD HUYNDAI- TERRACAN 135
Hình 3.11: Cấu tạo hệ thống EST 139
Hình 3.13: Tín hiệu khi chuyển chế độ 143
Hình 3.15: Cơ cấu ngắt vi sai chân không 144
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 172
TÀI LIỆU THAM KHẢO 173
6
LỜI NÓI ĐẦU
Tại thời điểm hiện nay khi đời sống con người ngày càng được nâng cao thì đòi
hỏi về các tiện nghi trên ô tô ngày càng được đòi hỏi khắt khe hơn. Ngoài ra, thì yêu
cầu về tính an toàn và yêu cầu về tiết kiệm nhiên liệu tận dụng tốt công suất đông cơ.
Các xe chạy trên các loại đường khác nhau với các điều kiện môi trường khác
nhau. Vì thế việc tìm ra phương án để đảm bảo cho xe chạy trên các điều kiện mặt
đường khác nhau ,mà vẫn đảm bảo được quỹ đạo chuyển động mà người lái xe mong
muốn mà vẫn đảm bảo tính năng động lực học của xe Với việc các xe ngày nay ngày
càng quan tâm vàcó nhiều phương án để nâng cao và đảm bảo vấn đề này
Ô tô ngày nay thì các giải pháp đảm bảo vấn đề đảm bảo quỹ đạo chuyển động có
thể tác động vào nhiều hệ thống để đạt được mục đích bảo đảm quỹ đạo chuyển động
cảu ô tô. Trong bối cảnh đó tác động vào hệ thống truyền lực cũng là một một giải
pháp đảm bảo quỹ đạo chuyển động và cải thiện tính năng dộng lực học của ô tô.
Sau hơn 4 năm học tập và rèn luyện tại trường chúng em đã được khoa tin
tưởng giao cho đề tài “Nghiên cứu vấn đề đảm bảo quỹ đạo chuyển động của ô tô

bằng các giải pháp điều khiển hệ thống truyền lực ”.
Đây là một đề tài tuy không mới mẻ nhưng có tính ứng dụng cao và với những
giải pháp đa dạng của các hãng xe. Với sự cố gắng của bản thân và dưới sự hướng dẫn
tận tình của thầy Đinh Ngọc Ân cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô trong Khoa Cơ
Khí Động Lực, chúng em đã hoàn thành đề tài với nội dung đáp ứng được yêu cầu đề
ra. Tuy nhiên trong quá trình làm, với khả năng và trình độ còn hạn chế nên không thể
tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong sự góp ý của các thầy cô trong khoa và
các bạn quan tâm tới đề tài này để đề tài được hoàn thiện hơn nữa.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa, đặc biệt là thầy giáo
Đinh Ngọc Ân đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
7
CHƯƠNG 1: QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ VÀ TÁC ĐỘNG
CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
1.1. Quỹ đạo chuyển động của ô tô
1.1.1. Xét trên mô hình phẳng
Hình 1-1.Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát
Mô hình đưa ra ở dạng phẳng trong tâm của ôtô coi như đặt tại mặt đường .Bỏ
qua ảnh hưởng lật nghiêng thân xe dưới ảnh hưởng của lự li tâm và hệ thống treo.Ảnh
hưởng này sẽ được khảo sát ở phần sau.
Trên hình (1-1) chỉ ra quỹ đạo chuyển động của ô tô là một đường cong và
được xác định bởi các vị trí liên tiếp của trọng tâm ôtô T. Vận tốc tức thời của ôtô là v
đặt tại trọng tâm .Hệ tọa độ cố định (hệ tọa độ mặt đường) kí hiệu Ox
0
y
0
z
0
hệ tọa độ di
động (hệ tọa độ gắn với trọng tâm ôtô) kí hiệu là Txyz. Như vậy vân tốc v tiếp tuyến

với quỹ đạo chuyển động và nghiêng đi so với truc dọc ôtô là α (góc này được gọi tên
là góc lệch hướng di chuyển động của ôtô ).Góc quay tương đối giưa hai hệ tọa độ là ε
và cũng chính là góc quay của trục dọc ô tô khi di chuyển.
Chiếu vận tốc v lên trục Ox
o
và Oy
o
ta có:
v
x0
= v.cos(α+ε) (1-1)
v
y0
= v.sin(α+ε)
8
Vị trí của ô tô tại một thời điểm nào đó ( sau khoảng thời gian từ 0 đến t) được
xác định nhờ hình (2-2). Vị trí tọa độ trọng tâm được tính bằng tích phân :
Như vậy nếu có hệ tọa độ mặt đường biết xo,yo ,các góc α và ε hoàn toàn có thể
xác vị trí của ô tô trên đường tại một thời điểm nhất định .
Mục tiêu của bài toán là xác định các góc α và ε, tọa độ xo ,yo nhằm xắc định
quỹ đạo chuyển động của ôtô. Chúng ta coi các thông số này là hàm mục tiêu của đề
bài. Trong thực tế chuyển động ,góc α chỉ cho chúng ta biết góc lệch trục dọc thân xe
với vận tốc tức thời. Khi ô tô chuyển động góc α tạo nên cảm giác lệch hướng của xe
với đường,người lái xe cảm nhận và có thể tiến hành điều chỉnh hướng chuyển động
này. Còn đối với góc quay ε nói lên góc quay của thân xe trên mặt đường ( quay quanh
trục thẳng đứng Oz) .Thông số này rất quan trọng ,nó đóng vai trò chính trong việc
khảo sát tính ổn định chuyển động của ôtô.
Cảm nhận với sự thay đổi này và chỉnh đúng khi giá trị ε thay đổi lớn là một
khó khăn đối với lái xe rất có kinh nghiệ mới tiên hành điều chỉnh được.
Các thông số khác cần xác định trên hinh (1.1) là

- Gia tốc hướng tâm : a
h
.Gia tốc này có mặt do ô tô chuyển động trên quỹ đạo
cong có gia tốc chuyển động tịnh tiến không trùng với vận tốc v.
(1.3)
Trong đó bán kính R
i
là bánh kính cong tức thời của quỹ đạo.Việc xác định a
h
có thể xây dựng bằng phương pháp khác không thông qua R
i
. Trong số Ri trong tính
toán khó xác định chính xác, trong thực nghiệm cũng khó đo đạc hơn. Từ hình(1-2) và
công thức (1.1) và công thức (1.2) ta đạp hàm theo thời gian của v
xo
và v
yo
thu được:
(1.4)
(1.5)
9
(1.2)
Gia tốc tiếp tuyến, gia tốc hướng tâm được xác định như trên hình (2-3).
Khoảng cách TP
’
là bán kính cong của quỹ đạo Ri .Khoảng cách TP la bán kính quay
của trọng tâm ôtô
Hinh1-2. Xác định vị trí trọng tâm ôtô tại nhất định một thời điểm
Hình 1-3.Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ôtô
Nếu trong trường hợp :v= const, a=const thì Ri=R lúc đó a

h
=a
hi
,ε’=ε’ và
(1.6)
Ở đây sử dụng “ t” để chỉ trạng thái quay vòng ổn định( gọi là quay vòng đều)
10
1.1.2 .Xét mô hình khảo sát và các quan động lực học .Phương trình quay
vòng
1.1.2.1. Mô hình phẳng của ôtô
Mô hình phẳng của ôtô được mô ta trên hình (1-4). Các lực tác dụng lên bánh
xe bao gồm :lực kéo (X
i
) ;lực cản lăn (P
fi
); các phản ứng bên( S
i
) ;các moomen cản
quay của bánh xe (M
gi
).Chỉ số i co giá trị 1,2,3,4 tùy thuộc vào cách đánh số thứ tự của
bánh .Trọng tâm ô tô T đặt cách tâm trục cầu sau một đoạn là b ; cách tâm trục cầu
trước một đoạn là a . Chiều dài cơ sở l=a+b .Lực cản của không khí (kể cả gió)dặt tại
điểm C cách trọng tâm một đoạn e và chia làm hai thành phần .Lực cản không khí theo
phương doc x va P
ɷ
và lực gió bên N.
Tại trọng tâm ô tô có lực quán tính m , lực ly tâm là , trong đó m là
khối lượng của ô tô.
Khi thân xe quay ,xuất hiện moomen quán tính xung quanh truc Tz và có giá

trị là ( Jz là moomen quá tính của ô tô đối vớ trục Tz đi qua trọng tâm T, )

11
Hình 1-4 .Mô hình tính toán cho ô tô
Phương trình cân bằng các lực và moomen sẽ là :
Đối với trục dọc ô tô :
(1.7)
Đối với trục ngang ô tô :
(1.8)
Phương trình cân bằng moomen đối với trọng tâm ôtô T:
(1.9)
Dấu khi viết phương trình được lấy theo chiều trục tọa độ.
Các phương trình này biểu thị sự chuyển động của ô tô khi bánh xe dẫn
hướng có thể lệch một góc βt. Bởi vậy phương trình (1-7),(1-8),(1-9) được gọi là
phương trình quay vòng của ô tô . Nếu βt= 0 khi đó ô tô có thể chuyển động thẳng , ở
đây coi chuyển động thẳng là một trường hợp đặc biệt của chuyển động quay vòng.
Các phương trình này có dạng vi phân bậc 2 đối với α và ε với các hàm kích động là
các moomen phản lực của mặt đường ,của lực cản không khí ,lực cản gió bên và góc
đánh lái βt.
1.1.2.2.Mô hình của hệ thống lái
Ở mô hình của ô tô góc quay các bánh xe dẫn hướng βt được coi là như nhau.
Trong thực tế các góc quay này là khác nhau và được quyết định bởi phương pháp dẫn
động lái. Sự sai khác này ở đây không kể tới bởi vì cần thiết hơn cả là xác định mối
quan hệ của góc quay vành lái βv và góc quay bánh xe dẫn hướng β
t
. Mối quan hệ này
chịu ảnh hưởng của góc quay vành lái ,cơ cấu lái, đòn dẫn động lái, trụ đứng và các
bánh xe dẫn hướng .Mô hình được mô tả trên hình (1-5 ).
12
Hình 1-5: Mô hình của hệ thống lái

Ở bánh xe, khi quay vòng bánh xe quay xung quanh trụ đứng với bán kính là
r
o
, khoảng ,khoảng dịch chuyển trước của đường tâm trụ đứng là n
k ,
khoảng dịch sau
của đường tâm phản lực bên là n
si
(n
s1
, n
s2
).Độ cứng góc của hệ thống lái Ci, trong mô
hình được biểu thị bằng phần tử đàn hồi đặt giữa đòn quay đứng và đòn ngang của dẫn
động lái.Tỷ số truyền của hệ thống lái (tính từ trên xuống) là i
l ,
và coi toàn bộ tỉ số
truyền i
l
được đảm nhận trong cơ cấu lái .Trong thực tế tỉ số truyền của dẫn động lái
thường gặp bằng 0,9 đến 1,1.
Góc quay của đòn quay đứng ( phần bị động của cơ cấu lái) là βv
*
được tính
khi vành lái quay đi một góc βv .
( 1-10)
Mô men quay vành lái Mv tính chuyển về đòn quay đứng và bỏ qua hiệu suất :
Mv
*
=Mv. i

t

Mv
*
là moomen đặt tại đòn quay đứng
Nếu coi sự biến dạng của hệ thống lái tuân theo định luật húc(tuyến tính) thì :
Mv
*
= Ct (βv
*
.βt) (1-11)
Mặt khác nếu coi C’t là độ cứng góc của hệ thống lái tính từ vành lái xuống tới
bánh xe thì :
13
Mv=C’
l
.(βv.i
1
.βt) (1-12)
Qua (1-11) và(1-12) chúng ta thừ nhận :
C
l
=C’
l
. i
2
l

Chú ý :khi thực nghiệm có thể xác định độ cứng góc bằng hai phương pháp :
- Nếu khóa cứng bánh xe , đo chuyên vị góc ở vành lái βv và moomen vành lái

Mv ,ta có C’
l.
- Nếu khóa cứng vành lái , đo chuyển vị góc quay bánh xe βtvà moomen Mv
*
,
ta có C
l.:

Tiếp theo nếu cần xác định moomen Mv
*
từ hình vẽ:
Ở đây coi X1 và X2 bị dịch ngang một đoạn n
x1
và n
x2
do tác dụng của lực bên
S1 và S2 .Ảnh hưởng của lực vòng X1 và X2 đối với góc quay βt thông qua sự sai
khác (X1-X2) và (r
0
+n
x1
),( r
0
- n
x2
).
Giả thiết bỏ qua sự sai khác này của lực vòng và coi độ dịch sau n
s1
=n
s2

=n
s
thì:
Mv
*
=-(S
1
+S
2
)(n
k
+n
s
) (1-13)
Khi S
1,2
>0 thì Mv
*
âm .Như vậy nếu S1,2 cùng chiều và dương (theo hệ tọa độ)
Thì làm giảm nhỏ βt ,nếu âm thì làm tăng βt.
Từ (1-11) và( 1-13) ta viết:
-(S
1
+S
2
)(n
k
+ n
s
)=-Ct(βv

*
-β
Z
)
Như vậy mối quan hệ của β
1
và βv* là :
(1.14)
Khi cần xác định mối quan hệ của βt va βv có thể dùng :
(1.15)
Nhờ hai mô hình trên có thể khảo sát mối quan hệ động lực hoc hướng
chuyển động cuẩ ô tô bằng các phương trình (1-7),(1-8),(1-9),(1-14).
1.2. Động lực học các trang thái chuyển động của ô tô.
14
1.2.1. Đỗ xe trên đường bằng.
Khi một chiếc xe đang đậu trên mặt đường, các lực lượng pháp tuyến Fz, theo
từng của các bánh xe phía trước và phía sau, , , là:
= mg (1.16)
= mg (1.17)
Với: a1 là khoảng cách của trung tâm khối lượng của xe C từ trục trước.
a2 là khoảng cách của C từ trục sau.
l là cơ sở bánh xe.
l = a1 + a2 (1.18)
Hình 1.6. Xe đỗ trên đường bằng
Chứng minh: Xem xét một chiếc xe theo chiều dọc đối xứng như thể hiện trong
hình1.6. Nó có thể được mô hình hóa như một chiếc xe hai trục. Lực lượng dọc theo
các bánh xe phía trước và phía sau có thể được xác định bằng phẳng cân bằng tĩnh
phương trình.
= 0 (1.19)
= 0 ( 1.20)

15
Áp dụng các phương trình cân bằng:
2 + 2 − mg = 0 (1.21)
−2 a1 + 2 a2 = 0 (1.22)
Giá trị các phản lực dưới lốp xe phía trước và phía sau:
= mg = mg (1.23)

= mg = mg (1.24)
1.2.2. Đỗ xe trên một đường nghiêng.
Khi một chiếc xe đang đậu trên đường nghiêng thể hiện trong hình 1.7 các lực
lượng pháp tuyến Fz, theo từng của các bánh xe phía trước và phía sau, , , là:
= mg cosØ + mg sinØ (1.25)
= mg cosØ - mg sinØ (1.26)
l = a1 + a2
Với: Ø là góc của mặt đường và phương ngang.
g là gia tốc hấp dẫn.
Chứng minh:. Xem xét xe được thể hiện trong hình 1.7. Chúng ta giả định các
xe đõ lực phanh được tác dụng trên chỉ là lốp xe phía sau. Nó có nghĩa là lốp xe phía
trước là tự do để quay. Áp dụng các phương trình cân bằng tĩnh phẳng.
= 0 (1.27)
= 0 ( 1.28)
16
= 0 ( 1.29)
Cho thấy:
2 − mg sin Ø = 0 (1.30)
2 + 2 − mg cos Ø = 0 (1.31)
−2 a1 + 2 a2 − 2 h = 0 (1.32)
Hình 1.7. Xe đậu trên đường nghiêng.
Những phương trình này cung cấp cách tínhlực phanh và phản lực lốp xe trước
và lốp xe phía sau.

= mg cosØ + mg sinØ (1.33)
= mg cosØ - mg sinØ (1.34)
= mg sinØ (1.35)
17
1.2.3. Ô tô tăng tốc trên đường bằng.

Khi một chiếc xe đang tăng tốc với gia tốc a trên đường bằng như trong
hình1.2.3, các lực dọc theo bánh xe phía trước và phía sau là:
= mg - mg (1.36)
= mg mg (1.37)
Đầu tiên : mg và mg được gọi là phần tĩnh và thứ hai mg là phần
động của phản lực.
Hình 1.8. Xe tăng tốc trên đường bằng
Chứng minh: Những chiếc xe được coi như một cơ thể thống nhất mà di chuyển
dọc theo một đường ngang. Lực tại điểm tiếp xúc của mỗi lốp xe có thể được chia một
phản lực và một lực lượng theo chiều dọc. Các phương trình chuyển động cho xe tăng
tốc từ phương trình của Newton trong trục x và hai phương trình cân bằng tĩnh:
= ma (1.38)
= 0 (1.40)
18
= 0 ( 1.41)
Mở rộng các phương trình chuyển động sản xuất ba phương trình trong bốn ẩn
số .
2 + = ma (1.42)
2 + 2 − mg = 0 (1.43)
−2 a1 + 2 a2 − 2 ( + ) h = 0 (1.44)
Tuy nhiên, nó có thể loại bỏ ( + ) giữa các phương trình đầu tiên và thứ
ba, và giải quyết cho các phản lực , .
= ( )st + ( )dyn
= mg - mg (1.45)

= ( )st + ( )dyn
= mg + mg ( 1.46)
Các phần tĩnh:
( )st = mg (1.47)
( )st = mg (1.48)
là phụ thuộc phân phối trọng lượng cho một chiếc xe và phụ thuộc vào vị trí của các
trọng tâm của chúng. Tuy nhiên, các bộ phận động
19
( )dyn = - mg (1.49)
( )dyn = + mg (1.50)
chỉ ra sự phân bố gia tốc ngang, và phụ thuộc vào vị trí thẳng đứng của các trọng tâm
của chúng.
Khi tăng tốc a> 0, các phản lực dưới lốp xe phía trước là nhỏ hơn tải trọng tĩnh,
và phản lực dưới lốp xe phía sau có lớn hơn tải trọng tĩnh.
 Gia tốc tối đa trên một con đường bằng
Gia tốc tối đa của xe là tỷ lệ thuận với ma sát dưới lốp xe của. Chúng ta giả
định hệ số ma sát ở các lốp xe phía trước và phía sau đều như nhau và tất cả các lốp xe
đạt kéo tối đa của họ cùng một lúc.
= ± (1.51)
= ± (1.52)
Phương trình của Newton (1.52) có thể được viết là;
ma = ±2 ( + ) (1.53)
Thay thế và từ (1.23) và (1.24) kết quả trong
a = ± g (1.54)
1.2.4. Ô tô tăng tốc trên đường nghiêng.
Khi một chiếc xe đang tăng tốc đường nghiêng góc Ø như thể hiện trong
hình2.9, các phản lực theo theo từng bánh xe phía trước và phía sau là , là
= mg( (1.55)
20
= mg( ( 1.56)

l = +
Hình 1.9. Xe ô tô tăng tốc trên đường nghiêng
Phần động ± phụ thuộc vào gia tốc a và chiều cao h của trọng tâm
khối lượng C, trong khi các phần tĩnh bị ảnh hưởng bởi góc Ø độ dốc và chiều cao h
của trọng tâm của chúng.
Phương trình của Newton trong trục x và hai phương trình cân bằng tĩnh, phải
được kiểm tra để tìm ra phương trình chuyển động và phản lực từ mặt đất.
= ma (1.57)
= 0 (1.58)
= 0 ( 1.60)
Mở rộng các phương trình tạo ra ba phương trình bốn ẩn số
21
2 + 2 − mg sin φ = ma (1.61)
2 + 2 − mg cos φ = 0 (1.62)
2 − 2 + 2( + ) h = 0 (1.63)
Chúng ta có thể loại bỏ ( + ) giữa các phương trình đầu tiên và thứ ba, và
giải quyết cho các phản lực , .
= ( )st + ( )dyn
= (1.64)
= ( )st + ( )dyn
= (1.65)
Gia tốc tối đa phụ thuộc vào ma sát lốp xe. Giả sử hệ số ma sát ở các lốp xe
phía trước và phía sau đều như nhau. Do đó, các lực kéo phía trước và phía sau là:
≤ μ (1.66)
≤ μ (1.67)
Nếu chúng ta giả định các bánh xe phía trước và phía sau đạt giới hạn lực kéo
của họ tại cùng một thời gian, sau đó:
= μ (1.68)
= ±μ (1.69)
và chúng ta có thể viết lại phương trình của Newton (1.57) như sau:

m = ±2 ( + ) − mg sin Ø (1.70)
22
với, là gia tốc tối đa đạt được.
Bây giờ thay thế và từ (1.45) và (1.46) kết quả trong
= ± cos φ − sin φ (1.71)
Tăng tốc trên một con đường dốc (a> 0, Ø> 0) và phanh trên đường xuống dốc
(a <0, Ø <0) là những trường hợp cực đoan, trong đó chiếc xe có thể bị ngừng. Trong
những trường hợp này, chiếc xe có thể di chuyển miễn là
(1.72)
 Giới hạn của khả năng tăng tốc và góc nghiêng
Giả sử > 0 và > 0, chúng ta có thể viết phương trình (1.55) và (1.56) như
sau:
(1.73)
(1.74)
Do đó, khả năng tăng tốc tối đa đạt được (a> 0) được giới hạn bởi , h, Ø,
trong khi giảm tốc độ tối đa (a <0) được giới hạn bởi a1, h, Ø. Hai phương trình có thể
được kết hợp để cho kết quả
- Ø (1.75)
Nếu a → 0, sau đó các giới hạn của góc nghiêng sẽ
- (1.76)
Đây là góc nghiêng đường tối đa và tối thiểu rằng chiếc xe có thể ở trên không
nghiêng và rơi xuống.
23
 Một chiếc xe kéo rơmooc.
Hình1.10 mô tả một chiếc xe di chuyển trên một con đường nghiêng và kéo một
rơmooc. Để phân tích các chuyển động xe rơmooc, chúng ta cần phải tách riêng xe và
rơmoóc để xem các lực lượng tại bản lề, như thể hiện trong hình 1.11. Chúng tôi cho
rằng trọng tâm khối lượng của rơmooc là ở khoảng cách ở phía trước của trục
duy nhất của rơmooc. Nếu là phía sau trục rơmooc, sau đó nên được tiêu cực
trong các phương trình sau đây.

Đối với một bản lề lý tưởng giữa một chiếc xe hơi và một rơmooc di chuyển
trong một đường thẳng, phải có một lực lượng ngang và lực thẳng đứng.
Viết phương trình của Newton trong trục x và hai phương trình cân bằng tĩnh
cho cả rơmooc và xe
= a (1.77)
= 0 (1.78)
= 0 ( 1.79)
chúng ta tìm thấy các thiết lập sau đây của phương trình:
− g sin φ = ma (1.80)
+ 2 − g cos φ = 0 (1.81)
2 − - = 0 (1.82)
24
Hình 1.10. Một xe di chuyển trên dường nghiêng kéo theo một rơmoc.
2 + 2 − − mg sin Ø = ma (1.83)
2 + 2 − − mg cosØ = 0 (1.84)
2 a1 − 2 + 2( + ) h − (h − ) + ( + ) = 0 (1.85)
Nếu giá trị của lực kéo lực và được đưa ra, sau đó những sáu phương
trình sáu ẩn số: a, , , , , . Giải quyết các phương trình này cung cấp các
giải pháp sau:
a = gsinØ (1.86)
= ( ) (1.87)
= ( + gcosØ (1.88)
= ( ) gcosØ
25