NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH KHI QUAY VÒNG CỦA XE BUS SAMCO-BG4W

Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
LỜI CẢM ƠN
Đứng trước nhu cầu đang ngày càng lớn và thậm chí không thể thiếu đối với bất
cứ quốc gia nào về việc sản xuất xe buýt cũng như việc sử dụng xe buýt. Thì vấn đề về an
toàn của con người là vấn đề được đặt lên hàng đầu, xung quanh vấn đề về an toàn của
con người khi tham gia đi xe buýt đã đặt ra cho các nhà nghiên cứu rất nhiều những đề
tài. Đề tài của chúng tôi “ Nghiên cứu tính toán ổn định của ô tô khi quay vòng” cũng
không nằm ngoài mục đích đó. Áp dụng những kiến thức về kết cấu ô tô, lí thuyết ô tô và
những kiến thức thực tế chúng tôi đã nhiên cứu và dưới đây là bản thuyết minh trình bày
những phân tích, lập luận và những vấn đề của chúng tôi về vấn đề ổn định của ô tô khi
quay vòng. Chắc chắn trong quá trình trình bày các vấn đề thì không tránh khỏi sai xót
kính mong bạn đọc có thể bỏ qua. Xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS-TS NGUYỄN
VĂN PHỤNG đã luôn hướng dẫn tận tình, cung cấp cho chúng tôi những tài liệu tham
khảo cũng như những kiến thức còn thiếu xót để chúng tôi có thể hoàn thành tốt đề tài
của mình.
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 1 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
MỤC LỤC
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của Ôtô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp
Xe
1.1/ Qúa trình quay vòng của ô tô 1
1.2/ Sự quay vòng của ô tô khi không tính đến biến dạng lốp xe:
1.2.1/ Qúa trình quay vòng của ô tô 2
1.2.2/ Các lực tác dụng vào ô tô khi quay vòng 4
1.3/ Sự quay vòng của ô tô khi tính đến sự biến dạng của lốp xe:
1.3.1/ Bán kính quay vòng tức thời 7
1.3.2/ Xét ảnh hưởng biến dạng của lốp xe:
1.3.2.1/ Trường hợp quay vòng thiếu

1
δ

>
2
δ
: 10
1.3.2.2/ Trường hợp quay vòng thừa
1
δ
<
2
δ
: 12
Chương II: Ảnh Hưởng Của Kết Cấu Ôtô Khi Quay Vòng
2.1/ Phương trình động học của xe khi quay vòng 13
2.1.1/ Phương trình vận tốc 14
2.2.2/ Tọa độ trọng tâm của xe 14
2.2.3/ Gia tốc hướng tâm của xe 15
2.2/ Phương trình động lực học của xe khi quay vòng 16
2.3/ Động lực học quay vòng 18
2.4/ Động lực học quay vòng đều 25
Chương III: Hàm Truyền Khi Xe Quay Vòng
3.1/ Khái niệm 27
3.2/ Hàm truyền của vận tốc góc quay thân xe .Hiện tượng quay vòng thừa, quay
vòng thiếu 28
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 2 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
3.2.1/ Ôtô quay vòng thiếu ( K > 0 ) 28
3.2.2/ Ôtô quay vòng thừa ( K < 0 ) 29
3.2.3/ Ôtô quay vòng đúng ( K = 0 ) 30
3.3/ Hàm truyền góc lệch bên của trọng tâm ôtô 33
3.3.1/ Ôtô quay vòng thiếu ( K > 0 ) 33

3.3.2/ Ôtô quay vòng thừa (K < 0 ) 34
3.3.3/ Ôtô quay vòng đúng ( K = 0 ) 34
3.4/ Hàm truyền gia tốc bên 36
3.4.1/ Ôtô quay vòng thiếu ( K > 0 ) 36
3.4.2/ Ôtô quay vòng thừa ( K<0 ) 37
3.4.3/ Ôtô quay vòng đúng ( K = 0 ) 38
3.5/ Hàm truyền momen quay vành lái 38
3.6/ Góc quay vành lái 39
3.7/ Góc lệch hướng chuyển động 43
Chương IV: Ảnh Hưởng Của Gió Bên Khi Quay Vòng
4.1/ Mô tả sự ảnh hưởng của gió khi quay vòng 46
4.2/ Sự nhạy cảm của ô tô khi có gió bên 47
4.2.1/ Góc bù quay vành lái 48
4.2.2/ Sự nhạy cảm của ô tô khi có gió bên N 50
Chương V : Tính Toán Các Thông Số Của Xe Bus SAMCO – BG4W
5.1/ Thông số kỹ thuật của xe Samco-BG4W 52
5.2/ Tính toán các thông số đặc tính quay vòng của xe :
5.2.1/ Hệ số kết cấu ôtô K ( s
2
/m ) 55
5.2.2/ Tốc độ đặc trưng v
ng
( m/s ) 55
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 3 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
5.2.3/ Góc lệch hướng chuyển động
α
( rad ) 55
5.2.4/ Góc quay bánh xe dẫn hướng
t

β
56
5.2.5/ Góc quay của đòn quay trụ đứng
*
v
β
56
5.2.6/ Góc quay của vành lái
v
β
56
5.2.7/ Tốc độ góc quay thân xe
'
ε
56
5.2.8/ Gia tốc hướng tâm
''y
56
5.2.9/ Momen góc quay vành lái M
v
57
5.3/ Xây dựng đường đặc tính tốc độ của các hàm truyền :
5.3.1/ Hàm truyền tốc độ góc quay thân xe 57
5.3.2/ Hàm truyền góc lệch hướng chuyển động 59
5.3.3/ Hàm truyền gia tốc hướng tâm 60
5.3.4/ Hàm truyền momen quay vành lái 61
5.3.5/ Ảnh hưởng của lực gió:
5.3.5.1/ Gía trị của lực gió bên N tác dụng vào xe là 63
5.3.5.2/ Khoảng cách tâm áp lực gió bên đền trọng tâm xe
e

63
5.3.5.3/ Mômen của lực gió bên gây ra đối với điểm O là 63
5.3.5.4/ Góc bù quay vành lái 63
Chương VI : Đề Xuất Và Tính Toán Tính Ổn Định Tối Ưu Của Ôtô
6.1/ Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước và cầu sau 65
6.2/ Tính toán các thông số đặc tính quay vòng của xe :
6.2.1/ Hệ số kết cấu ôtô K ( s
2
/m ) 66
6.2.2/ Tốc độ đặc trưng
'
v
ε
( m/s ) 67
6.2.3/ Góc lệch hướng chuyển động
α
( rad ) 67
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 4 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
6.2.4/ Góc quay bánh xe dẫn hướng
( )
t
rad
β
67
6.2.5/ Góc quay của đòn quay trụ đứng
*
v
β
( rad ) 67

6.2.6/ Góc quay của vành lái
( )
v
rad
β
68
6.2.7/ Tốc độ góc quay thân xe
( )
' 1/ s
ε
68
6.2.8/ Gia tốc hướng tâm
(
)
2
''
m
y
s
68
6.2.9/ Momen góc quay vành lái M
v
68
6.3/ Xây dựng đường đặc tính tốc độ của các hàm truyền :
6.3.1/ Hàm truyền tốc độ góc quay thân xe 69
6.3.2/ Hàm truyền góc lệch hướng chuyển động 71
6.3.3/ Hàm truyền gia tốc hướng tâm 72
6.3.4/ Hàm truyền momen quay vành lái 73
6.3.5/ Ảnh hưởng của lực gió bên:
6.3.5.1/ Gía trị của lực gió bên N tác dụng vào xe là 75

6.3.5.2/ Khoảng cách tâm áp lực gió bên đến trọng tâm xe
e
75
6.3.5.3/ Mômen của lực gió bên gây ra đối với điểm O là 75
6.3.5.4/ Góc bù quay vành lái 75
Chương VII: Kết Luận Và Kiến Nghị
7.1/ Kết luận 77
7.2/ Kiến nghị 77
Phụ Lục 79
Tài Liệu Tham Khảo 97
MỞ ĐẦU
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 5 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
1.1/ Lí do chọn đề tài:
Xe buýt là một phần thiết yếu của cuộc sống hàng ngày và đóng một vai trò quan
trọng trong cơ cấu xã hội ở nhiều nước nói chung và đặc biệt là Việt Nam ta nói riêng.
Một nước phát triển vươn tầm thế giới thì không thể thiếu được hệ thống xe buýt, quản lí,
dịch vụ chuyên nghiệp.
Xe buýt đã trở thành thói quen không thể thiếu trong đời sống của nhiều người dân, đặc
biệt là cán bộ hưu trí và học sinh, sinh viên. Ước tính trung bình mỗi ngày xe buýt vận
hành trên 10.000 lượt xe, vận chuyển được trên 1 triệu lượt hành khách, hạn chế trên
700.000 lượt xe máy tham gia giao thông trên đường phố. Vì vậy có thể giảm thiểu đươc
tình trạng ách tắc giao thông ở nước ta, giảm thiểu các vụ tai nạn giao thông đáng tiếc
xảy ra. Giảm thiểu được tình hình ô nhiễm môi trường đang ngày càng quá độ do sự tham
gia của quá nhiều phương tiện giao thông. Có thể nói xe buýt là một phương tiện công
cộng không thể thiếu trên bất cứ quốc gia nào.
Đứng trước nhu cầu quá lớn về xe buýt như hiện nay thì vấn đề an toàn và ổn định của
những chiếc xe buýt phục vụ người dân hàng ngày phải được đảm bảo. Những vấn đề đó
đã nhắc nhở những người có trách nhiệm phải luôn luôn đặt nặng lên vai mình vấn đề
nghiên cứu để có thể nêu ra những vấn đề trong những chiếc xe buýt hiện hành và đặc

biệt là dựa trên những vấn đề đó có thể đề xuất ra những phương án để khắc phục vấn đề
một cách tối ưu nhất mà vẫn phù hợp với nền kinh tế của nước nhà.
Qua đó chúng tôi nhận thấy được là mình cần phải làm một điều gì đó để cống hiến cho
nền công nhiệp nước nhà và dưới dây là nghiên cứu của chúng tôi về đề tài “ Nghiên cứu
tính toán ổn định của ô tô khi vào quay vòng” và chúng tôi nghiên cứu cụ thể trên xe buýt
SAM CO BG4w, một vấn đề rất thực tế của chúng ta hiện nay là vấn đề an toàn ,ổn định
của xe buýt khi vào quay vòng. Qua việc nghiên cứu chúng tôi sẽ tìm hiểu và đưa ra được
những vấn đề còn mắc phải của chiếc xe buýt này và những đề xuất để có thể làm cho
những chiếc xe buýt này được an toàn và ổn định hơn khi vào quay vòng cũng như khi đi
trên đường. Đó cũng chính là lí do chúng tôi chọn đề tài này để nghiên cứu và tính toán.
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 6 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Đề tài “ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ KHI QUAY VÒNG”
dưới sự hướng dẫn của thầy PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG.
1.2/ Mục tiêu và nhiệm vụ:
1.2.1/ Mục tiêu:
Vận dụng những kiến thức, lí thuyết về ổn định để nghiên cứu và tính toán sự ổn
định đối với dòng xe buýt 50 chỗ ngồi SAMCO BG4w. Từ đó rút ra được những vấn đề
hiện tại đối với nhứng chiếc xe buýt đã xuất xưởng và đang hoạt động trên đường, song
song với những vấn đề đó là đề xuất ra những ý kiến để có thể đảm bảo được sự an toàn,
ổn định của xe khi hoạt động trên đường đặc biệt là khi vào cua hay là khi có gió tác
dụng vào. Khắc phục những vấn đề đó cho những chiếc xe sẽ xuất xưởng sau này.
1.2.2/ Nhiệm vụ:
Đưa ra được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quay vòng của xe, trong những
yếu tố đó phải đưa ra được cụ thể những vấn đề, từ đó đưa ra những điều khuyên nên làm
đối với các xe hiện nay.
Nghiên cứu mô hình tình toán của xe để có được những phương trình động học, động lực
học tạo nền tảng cho việc nghiên cứu các vấn đề trong đề tài.
Dựa trên những chỉ tiêu đánh giá về độ ổn định để đánh giá sự ổn định của xe đang xét
nếu xe không đạt tiêu chuẩn lập tức phải có biện pháp khắc phục.

1.3/ Giới hạn của đề tài:
Việc khảo sát tính ổn định của xe trong thực tế là rất khó khăn do xe là một cơ hệ
phức tạp gồm nhiều hệ thống, nhiều bộ phận cấu thành, mỗi hệ thống là một cơ hệ nhỏ
đàn hồi nên có thể xem như xe được đặt trên một cơ hệ đàn hồi. Nên để dễ đàng hơn
trong việc nghiên cứu ta sẽ nghiên cứu xe trên các mô hình hóa với hệ tọa độ là mặt
đường
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 7 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Để quá trình tính toán được đơn giản và thu gọn, ta sẽ đơn giản hóa đi các vấn đề không
nhất thiết hoặc là những vấn đề thực tế không ảnh hưởng nhiều cho lắm, tuy nhiên sự đơn
giản hóa vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
1.4/ Phương pháp nghiên cứu:
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến một chiếc xe khi vào quay vòng hay khi đi trên
đường trong thực tế, bao gồm yếu tố chủ quan và yếu tố khác quan.
Phân tích các yếu tố động học của xe, các yếu tố động lực học tác động vào xe thông qua
các mô hình tính toán đã được đơn giản hóa. Từ các phương trình động lực học làm nên
tảng ta sẽ thiết lập các phương trình tính toán các thông số ảnh hưởng đến ổn định khi
quay vòng của xe.
Sau khi thiết lập được các phương trình tính toán ta sẽ tính toán đối với các thông số cụ
thể của xe ta đang xét. Sau đó sẽ so sánh với các chỉ tiêu đánh giá để kiểm nghiệm độ ổn
định thông qua các thông số đó.
Nếu với các thông số kết cấu của xe không đạt được sự an toàn, ổn định ta phải đề xuất
lại các thông số kết cấu mới, sau đó sẽ tính toán lại từ đầu các thông số ổn định với các
thông số mới này.
1.5/ Bố Cục Luận Văn:
Bố cục luận văn gồm các chương sau:
Chương I: Chuyển động quay vòng của ô tô khi tính đến sự biến dạng của lốp xe
Chương II: Ảnh hưởng của kết cấu ô tô khi quay vòng
Chương III: Hàm truyền khi xe quay vòng
Chương IV: Ảnh hưởng của gió bên khi quay vòng

Chương V: Tính toán các thông số cụ thể của xe Bus SAMCO – BG4W
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 8 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Chương VI: Đề xuất và tính toán tính ổn định tối ưu của ôtô
Chương VII: Kết luận và kiến nghị.
Phụ lục
CHƯƠNG I: CHUYỂN ĐỘNG QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ KHI TÍNH ĐẾN SỰ
BIẾN DẠNG CỦA LỐP XE
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 9 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
1.1/Qúa trình quay vòng của ô tô:
Hình 1-1 : Quá trình quay vòng của ô tô
Qúa trình quay vòng của ô tô được chia làm 3 giai đoạn:
GDI: là giai đoạn chuẩn bị vào đường quay vòng với R
→
∞
GDII: là giai đoạn vào quay vòng với bán kính tức thời R = Const
GDIII: là giai đoạn ra khỏi đường quay vòng với R
→
∞
1.2/ Sự quay vòng của ô tô khi không tính đến biến dạng lốp xe:
1.2.1/ Qúa trình quay vòng của ô tô:
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 10 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Hình 1-2: Mô hình quay vòng của ô tô
m: chiều rộng vết bánh xe
l : khoảng cách giữa 2 cầu xe
R: bán kính quay vòng tức thời
O: tâm quay vòng tức thời
θ

: góc quay của hệ thống lái
n
θ
: góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài
t
θ
: góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 11 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Xét mô hình trên ta có:
·
AOB
=
θ
;
·
FOB
=
n
θ
;
·
COB
=
t
θ
tg
θ
=
l

R
⇒
R =
tg
l
θ
Trong thực tế khi xe vào góc cua thì tài xế đánh lái rất từ từ với góc quay hệ thống lái rất
nhỏ ( nếu không sẽ cua ngặt và mất quĩ đạo chuyển động điều này rất nguy hiểm)
Nên
θ
bé
⇒
tg
θ
≈
θ
⇒
R =
l
θ
[1-1]
Đây là công thức tính bán kính quay vòng tức thời của xe khi không tính đến sự biến
dạng của lốp xe.
Xác định mối quan hệ của
n
θ
và
t
θ
?

2
n
m
R
Cotg
l
θ
+
=
[1-2]
2
t
m
R
Cotg
l
θ
−
=
[1-3]
⇒

n
Cotg
θ
-
t
Cotg
θ
=

m
l
[1-4]
Nhìn vào biểu thức [1-4] ta thấy , về mặt lý thuyết khi vào cua thì góc quay của 2 bánh xe
dẫn hướng luôn khác nhau, tức là
n
θ
≠
t
θ
. Nhưng thực tế sự chênh lệch này rất nhỏ nên ta
có thể bỏ qua và xem như
n
θ
=
t
θ
. Vì vậy trong tính toán về sau ta xem như
n
θ
=
t
θ
.
1.2.2/ Các lực tác dụng vào ô tô khi quay vòng :
Khi xe vào quay vòng ta xét các lực tác dụng lên xe cụ thể là vào trọng tâm T của
xe. Trọng tâm này cách cầu trước một đoạn là a, cách cầu sau một đoạn là b.
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 12 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Tại tâm T khi quay vòng thì xuất hiện lực li tâm

lt
P
tác dụng lên xe, có phương chiều như
hình vẽ. Phân tích
lt
P
thành 2 thành phần theo phương
0
Ox
và
0
Oy
ta được
x
P
,
y
P
. Trong
đó lực
x
P
là lực dọc trục xe có xu hướng làm xe đi tới ta không xét đến. Lực
y
P
có xu
hướng làm xe văng ra khỏi đường vì vậy ta xét lực
y
P
.

Hình 1-3: Phân tích lực tác dụng khi quay vòng
Ta có :
.
y y
G
P j
g
=
[1-5]
Trong đó :
y
j
là gia tốc hướng tâm

v
j
là gia tốc pháp tuyến
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 13 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe

t
j
là gia tốc tiếp tuyến
Phân tích Hình 1-3 ta được:
os
y v a t a
j j C j Sin
α α
= +
[1-6]

Với
a
α
là góc hợp bởi lực li tâm với phương ngang của xe
Gia tốc pháp tuyến
' 2
.
v a
j
ρ α
=
[1-7]
Gia tốc tiếp tuyến
''
.
t a
j
ρ α
=
[1-8]
Trong đó : ρ = OT chính là bán kính quán tính.
Xét
'
.
a
v v
R l
θ
α ω
= = =

2
.
.
v
v
j
l
θ
ρ
 
⇒ =
 ÷
 
Xét
( )
' '
'
'' '
a a
v v
l
θ θ
α α
+
= =
' '
.
t
v v
j

l
θ θ
ρ
+
⇒ =
Mặt khác xét Hình 1-3 ta còn có:
a
b
Sin
α
ρ
=
;
os
.
a
R l
C
α
ρ ρ θ
= =
Từ đó ta tính được gia tốc hướng tâm:
2
' '
.
. . . .
.
y
v l v v b
j

l l
θ θ θ
ρ ρ
ρ θ ρ
+
 
= +
 ÷
 

( )
2
' '
.
v b
v v
l l
θ
θ θ
= + +

( )
2 ' '
1
.v b v v
l
θ θ θ
 
= + +
 

[1-9]
Khi đó:
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 14 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
( )
2 ' '
. . .
.
y y
G G
P j v b v v
g g l
θ θ θ
 
= = + +
 
[1-10]
Ta có nhận xét về biểu thức [1-10] như sau:
Lực
y
P
là lực làm xe có xu hướng văng ra khỏi mặt đường nên khi vào quay vòng để xe
an toàn thì lực
y
P
phải nhỏ. Để
y
P
giảm thì:
+

v
giảm : tức là giảm tốc độ của xe khi vào quay vòng
+
θ

= Const
⇒
'
θ
= 0 tức là khi xe vào quay vòng thì góc quay của hệ thống lái phải từ từ,
chỉ thay đổi nhỏ lúc đó ta xem như
θ

= Const. ( Người tài xế phải bẽ lái một cách từ từ
không được bẽ quá gấp)
Ví dụ : Xác định lực ngang
y
P
khi xe đi vào đường vòng với tốc độ
v

= 30km/h tại thời
điểm t = 0 và t = 2s. Tốc độ quay của hệ thống lái là
'
θ
= 0,05(1/s), thông số của xe là: l
= 2,7m; b = 1,3m, G = 1885kg
Giải:
v

= 30km/h =
30.1000
8.33( / )
3600
m s
=
⇒
'
v
= 0
⇒
2 '
. . .
.
y
G
P v b v
g l
θ θ
 
= +
 
Với
'
.t
θ θ
=
+ Khi t = 0:
θ
= 0

'
. . .
.
y
G
P b v
g l
θ
⇒ =
1885.10
.1,3.8,33.0,05 385
9,81.2,7
y
P N
⇒ = =
+ Khi t = 2s:
θ
= 0,05.2 = 0,1 (1/s)
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 15 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
( )
2
1885.10
. 8,33 .0,1 1,3.8,33.0,05 5324
9,81.2,7
y
P N
⇒ = + =
1.3/ Sự quay vòng của ô tô khi tính đến sự biến dạng của lốp xe:
1.3.1/ Bán kính quay vòng tức thời:

Khi không có sự biến dạng của lốp xe , xe vào cua với vận tốc
1
V
ur
hợp với phương ngang
một góc
θ
là vận tốc của cầu trước và cầu sau chuyển động với vận tốc
2
V
uur
như hình.
Khi có sự biến dạng của lốp xe với.
1
δ
: góc biến dạng bánh xe cầu trước
2
δ
: góc biến dạng bánh xe cầu sau
Lúc này phương vận tốc
1
V
ur
bị lệch một góc
1
δ
thành vận tốc
'
1
V

uur
và phương vận tốc
2
V
uur
bị
lệch đi một góc
2
δ
thành vận tốc
'
2
V
uur
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 16 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Hình 1-4: Mô hình quay vòng khi có sự biến dạng lốp xe
Ta có:
·
2T
BO C
δ
=
;
·
1T
CO A
θ δ
= −
Vấn đề đặt ra bây giờ là phải tìm xem

d
R
= ?
2 2
.
d
d
BC
tg BC R tg
R
δ δ
= ⇒ =
( ) ( )
1 1
.
d
d
AC
tg AC R tg
R
θ δ θ δ
− = ⇒ = −
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 17 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
( )
1 2d
l AC BC R tg tg
θ δ δ
= + = − +
 

 
( )
1 2
d
l
R
tg tg
θ δ δ
⇒ =
− +
[1-11]
Nhưng vì
1
δ
;
2
δ
;
θ
rất bé nên:
( )
1 2
d
l
R
θ δ δ
=
− −
[1-12]
Khi đó xảy ra 3 trường hợp sau:

TH1: Nếu
1
δ
=
2
δ
tức là áp suất các bánh xe trước bằng áp suất các bánh xe sau.
d
l
R R
θ
⇒ = =
: Quay vòng đúng
Tức là khi quay vòng không tính đến sự biến dạng hay có tính đến sự biến dạng lốp xe
cũng quay vòng với một bán kính quay vòng tức thời (tài xế không thay đổi góc quay
vành lái)
TH2: Nếu
1
δ
>
2
δ
tức là áp suất các bánh xe trước nhỏ hơn áp suất các bánh xe sau.
d
R R
⇒ >
: Quay vòng thiếu
Tức là khi quay vòng có tính đến sự biến dạng của lốp xe tài xế phải quay vành lái cho
góc quay vành lái
θ

tăng lên so với khi không tính đến sự biến dạng lốp xe, để xe có thể
quay vòng đúng với bán kính quay vòng tức thời R.
TH3: Nếu
1
δ
<
2
δ
tức là áp suất các bánh xe trước lớn hơn áp suất các bánh xe sau.
d
R R
⇒ <
: Quay vòng thừa
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 18 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Tức là khi quay vòng có tính đến sự biến dạng của lốp xe tài xế phải quay vành lái cho
góc quay vành lái
θ
giảm đi so với khi không tính đến sự biến dạng lốp xe, để xe có thể
quay vòng đúng với bán kính quay vòng tức thời R.
1.3.2/ Xét ảnh hưởng biến dạng của lốp xe:
Phần trên ta nói về 3 TH:
d
R R=
;
d
R R>
;
d
R R

<
. Trong 3 trường hợp này thì trường hợp
d
R R
=
không có gì để nói và thực tế nó cũng rất ít khi xảy ra.
1.3.2.1/ Trường hợp quay vòng thiếu:
1
δ
>
2
δ
Hình 1-5: Ảnh hưởng của biến dạng lốp xe TH quay vòng thiếu
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 19 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
Trường hợp này khi xe chuyển động với vận tốc
V
ur
dưới ảnh hưởng của
ógi
P
uuur
do áp suất
các bánh xe trước nhỏ hơn áp suất các bánh xe sau nên tức thời cầu trước của xe bị lệch
hướng chuyển động 1 góc
1
δ
, cầu sau của xe bị lệch hướng chuyển động 1 góc
2
δ

.
Dựng các đường vuông góc như hình ta tìm được tâm OT ( tức thời xe quay quanh tâm
OT). Nên tạo ra lực li tâm
lt
P
uur
, phân tích lực li tâm
lt
P
uur
thành 2 thành phần
x
P
uur
;
y
P
uur
:
Thành phần
x
P
uur
tác dụng theo phương dọc trục xe làm xe chuyển động về phía trước,
thành phần này không quan trọng. Thành phần
y
P
uur
có xu hướng làm xe làm xe bị lệch khỏi
quĩ đạo chuyển động nhưng lúc này

y
P
uur
và
ógi
P
uuur
cùng phương , ngược chiều, khác điểm đặt
vì vậy triệt tiêu lẫn nhau tạo ra tính ổn định của xe.
Kết luận: Chính vì lí do trên mà thực tế người ta thường bơm lốp trước mềm hơn lốp
sau. Và ở xe chúng ta đang xét cũng bơm sao cho áp suất các bánh xe trước nhỏ hơn áp
suất các bánh xe sau.
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 20 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương I: Chuyển Động Quay Vòng Của ô Tô Khi Tính Đến Sự Biến Dạng Của Lốp Xe
1.3.2.2/Trường hợp quay vòng thừa :
1
δ
<
2
δ

Hình 1-6: Ảnh hưởng của biến dạng lốp xe TH quay vòng thừa
Trường hợp này
y
P
uur
và
ógi
P
uuur

cùng phương , cùng chiều, khác điểm đặt vì vậy tạo ra sự mất
ổn định của xe.
Kết luận: Chính vì lí do trên mà thực tế người ta thường tránh bơm lốp trước cứng hơn
hơn lốp sau. Điều này gây sự mất ổn định của xe, thậm chí là mất điều khiển.
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 21 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương II: Ảnh Hưởng Của Kết Cấu Ôtô Khi Quay Vòng
CHƯƠNG II: ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU Ô TÔ KHI QUAY VÒNG
2.1/Phương trình động học của xe khi quay vòng:
Khi xe vào quay vòng thì yếu tố động học của xe gồm 3 yếu tố sau: vận tốc của xe,
quĩ đạo chuyển động của xe và yếu tố thứ 3 là gia tốc hướng tâm.
Ta xét mô hình phẳng của xe như hình bên dưới. Để xét quĩ đạo chuyển động của xe ta sẽ
xét đến yếu tố trọng tâm T(
0
x
;
0
y
) của xe so với hệ tọa độ mặt đường.
Hệ trục tọa độ xTy là hệ trục tọa độ gắn trên khung xe. Hệ tọa độ
0 0
x Oy
là hệ tọa độ mặt
đường được đưa vào trọng tâm T.
Khi đó phương vectơ vận tốc
v
r
hợp với khung xe một góc
α
là góc chuyển hướng của ô
tô.

Khung xe hợp với mặt đường một góc
ε
gọi là góc quay khung xe.
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 22 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương II: Ảnh Hưởng Của Kết Cấu Ôtô Khi Quay Vòng
Hình 2-1: Mô hình xác định quĩ đạo tâm xe và vận tốc xe
2.1.1/Phương trình vận tốc :
Xét Hình 2-1: Chiếu
v
r
lên 2 phương
o
Tx
,
o
Ty
ta được
os( )
o
x
v vC
α ε
= +
[2-1]
( )
o
y
v vSin
α ε
= +

[2-2]
2.2.2/Tọa độ trong tâm của xe:
0
0
os( )
t
x vC dt
α ε
= +
∫
[2-3]
0
0
( )
t
y vSin dt
α ε
= +
∫
[2-4]
Từ đó ta có thể xác định được tọa độ trọng tâm tại một thời điểm nhất định.
2.2.3/Gia tốc hướng tâm của xe:
Gia tốc hướng tâm
ht
a
xuất hiện khi xe đi vào một quĩ đạo cong. Thông thường ta có thể
xác định được
ht
a
như sau:

2
ht
i
v
a
R
=
[2-5]
Trong đó v là vận tốc của xe,
i
R
là bán kính quay vòng tức thời, thực tế
i
R
thay đổi liên
tục và khó đo đạc trong thực tế.
Nên có một cách khác có thể xác định được
ht
a
.
Từ công thức [2-1]; [2-2] ta có
0
' ' ' '
os( ) ( ) ( )
x
v v C v Sin
α ε α ε α ε
= + − + +
[2-6]
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 23 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG

Chương II: Ảnh Hưởng Của Kết Cấu Ôtô Khi Quay Vòng
0
' ' ' '
( ) ( ) os( )
y
v v Sin v C
α ε α ε α ε
= + + + +
[2-7]
Xét hình [2-2]:
0
' ' ' '
os( ) ( ) ( )
x
v v C v Sin
α ε α ε α ε
= + − + +
Được các vectơ theo phương
o
Tx
như hình
Hình 2-2: Mô hình xác định gia tốc hướng tâm của xe
0
' ' ' '
( ) ( ) os( )
y
v v Sin v C
α ε α ε α ε
= + + + +
Được các vectơ theo phương

o
Ty
như hình
Và theo sơ đồ ta dễ dàng xác định được gia tốc hướng tâm
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 24 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG
Chương II: Ảnh Hưởng Của Kết Cấu Ôtô Khi Quay Vòng
' '
( )
ht
a v
α ε
= +
[2-8]
2.2/Phương trình động lực học của xe khi quay vòng:
Hình 2-3: Mô hình động lực học của xe khi quay vòng
Xét mô hình phẳng của xe trên Hình 2-3. Các lực tác dụng lên xe bao gồm:
i
X
là lực kéo ở các bánh xe
fi
P
là lực cản lăn ở các bánh xe
i
S
là phản lực bên ở các bánh xe
SVTH: LÊ DUY, HUỲNH KIẾN HÀ 25 GVHD: PGS-TS NGUYỄN VĂN PHỤNG