Nghiên cứu tính ổn định khi quay vòng đối với loại xe bus hai tầng sử dụng ở tp HCM và các tỉnh

v
MC LC

Trang ta TRANG
Quy tài
Lý lch cá nhân i
L ii
Li c iii
Tóm tt iv
Mc lc v
Danh sách các hình ix
Danh sách các bng xiv
CHƠNGă1:ăTNG QUAN CHUNG VỀ LĨNHăVỰC NGHIÊN CỨU 1
1.1 Tng quan chung v c nghiên cu 1
1.2 M tài. 32
1.3 Nhim v c tài và gii h tài 33
1.4 hiên cu 33
CHƠNGă2:ăCƠăSỞ LÝ THUYẾT 34
2.1 Bánh xe 34
2.2 H s bám 34
2.3 Phân b ti trng 35
2.4 Góc lng. 35
2.5 Chng mng. 36
2.6 H thng treo 37
2.7 H thng phanh. 37
2.8 . 38
CHƠNGă3:ăTệNHăCHT N ĐỊNH CA Ô TÔ 39
3.1 Tính cht nh trong mt ct dc 39
3.1.1 Tính cht  39
3.1.2 Tính cht ng 42
vi

3.2. Tính cht nh trong mt ct ngang 46
3.2.1 Tính cht . 46
3.2.2 Tính cht ng 48
3.3 S nh ca xe khi phanh 53
3.3.1 S hãm cng bánh xe. 53
3.3.2 nh phanh 55
CHƠNGă4:ăLụăTHUYẾT QUAY VÒNG NăĐỊNH CA Ô TÔ 60
4.1 ng hng lc hc quay vòng 60
4.1.1 Quá n. 60
4.1.2  quay vòng ca ô tô. 60
4.1.3 Quan h các thông s góc quay bánh xe dng. 61
4.2 Quan h 
n

t
vu hình thang lái. 64
4.3 Quan h 
n

t
i vi ô tô nhiu cu dng 65
4.3.1 ng hp tt c u dng. 65
4.3.2 Nhiu cu c dng 66
4.4 Các lc tác dng lên bánh xe dng khi quay vòng 67
4.5 Các lc tác dng lên ô tô khi quay vòng. 68
4.6 c tính lái  t gii hn quay vòng ô tô 69
4.7 i ln quay vòng. 70
4.8 Các thông s kt cu i vi loi lp bin
dng 74
4.9 Quan h góc quay bánh xe d

n

t
i vi li 75
4.10 Tính nh các bánh xe dng 76
4.10.1  bánh xe dng có tr ng t nghiêng ngang m. 77
4.10.2 Góc nghiêng tr ng phía sau trong mt ct dc 78
4.10.3 ng c i lng ngang 78
4.11 Moment nh bánh xe dng 79
4.12 Các góc nghiêng ca bánh xe dng 81
4.12.1  81
4.12.2 Góc chm (
c
) 81
vii
4.12.3 Tính cht nh 82
CHƠNGă5:ăXÁCăĐỊNH TRNG THÁI QUAY VÒNG DỰA TRÊN THÔNG
SỐ TÍNH TOÁN XE BUS 2 TẦNG BHT 89 84
5.1 u s dng trong công thc. 84
5.2 Các công thc tính toán. 84
5.2.1 Tính cht  84
5.2.2 Quan h gia các thông s góc quay bánh xe d
n

t
85
5.2.3 ng ci ln trng thái quay vòng ca xe ô tô 85
5.2.4 T u. 86
5.2.5 T  quay vòng tha (t nguy him). 86
5.3 Trình bày kt qu tính toán 86

5.3.1 Tính cht  86
5.3.2 Quan h gia các thông s góc quay bánh xe d
n

t
88
5.3.3 ng thái quay vòng ca xe bus 2 tng BHT 89 thông qua h
s t cu ca xe 104
5.3.4 T a (t nguy him) 106
CHƠNGă6:ăMỌăPHNG TRNG THÁI QUAY VÒNG CA XE DỰA VÀO
H SỐ ĐẶCăTRNGăKẾT CU (K) 107
6.1 Gii thiu v phn mm SolidWorks 107
6.2 Thông s k thut ca xe bus 2 tng BHT 89. 107
6.3 Quá trình xây dng mô phng trng thái quay vòng 108
6.3.1 Xây dng các mô hình. 108
6.3.2 Trng thái xe quay vòng trung tính 109
6.3.3 Trng thái xe quay vòng thiu 110
6.3.4 Trng thái xe quay vòng tha 113
CHƠNGă7:ăKẾT LUẬNăVÀăĐỀ NGHỊ 116
7.1 Kt lun 116
7.2  ngh 116

viii
TÀI LIU THAM KHO 118
PH LC 119

ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG

Hình 1.1: Xe bus 2 tc kéo bng sc nga  Omnibuses 2
Hình 1.2: Xe bus 2 tu tiên lot trong 2
Hình 1.3: Xe bus 2 tng loi Routermaster chy  London 3
Hình 1.4: Xe bus 2 tng loi B 4
Hình 1.5: Xe bus 2 tng loi B  c nhìn t phía sau 5
Hình 1.6: Xe bus 2 tng loi hình d phc v i 5
Hình 1.7: Xe bus 2 tng loi c nhìn t c 6
Hình 1.8: Xe bus 2 tng loi K 7
Hình 1.9: Xe bus 2 tng loi S 7
Hình 1.10: Xe bus 2 tng loc chp t phía bên hông xe 8
Hình 1.11: Xe bus 2 tng loc chp t c xe 8
Hình1.12: Xe bus 2 tng loc chp t c trên 9
Hình 1.13: Xe bus 2 tng loi NS vi tng trên có trn che chn 9
Hình 1.14: C di chuyn lên tc lt phía sau 10
Hình 1.15: Xe bus 2 tng loi STL do công ty A.E.C sn xut 11
Hình 1.16: Xe bus 2 tng loi STL do công ty A.E.C sn xuc nhìn t phía
bên hông xe 11
Hình 1.17:  12
Hình 1.18:  12
Hình 1.19:  13
Hình 1.20:  14
Hình 1.21: Xe bus  15
Hình 1.22:  16
Hình 1.23:  17
Hình 1.24:  17
x
Hình 1.25:  18
Hình 1.26: Xe bus 2  18
Hình 1.27:   19
Hình 1.28:   19

Hình 1.29:  20
Hình 1.30:  20
Hình 1.31:  21
Hình 1.32:  27
Hình 1.33:  29
Hình 1.34:  29
Hình 1.35:  30
Hình 2.1: c hình hc ca lp xe 34
Hình 2.2:  phân b các lc tác dng lên xe khi chuyng 35
Hình 2.3:  quay vòng ca xe 36
Hình 2.4:  phân b các lc tác dng lên xe khi phanh 37
Hình 3.1:  39
Hình 3.2:  40
Hình 3.3:  41
Hình 3.4:  43
Hình 3.5:  44
Hình 3.6:   46
Hình 3.7:  48
Hình 3.8: nghiêng vào
 49
Hình 3.9:  
 50
Hình 3.10: 
ngang 51
Hình 3.11:  52
xi
Hình 3.12: xe 54
Hình 3.13:  56
Hình 3.14: 
1

= S
2
= 0 57
Hình 3.15: 
1

2
 58
Hình 4.1:  60
Hình 4.2:  60
Hình 4.3: 
n
và 
t
61
Hình 4.4: 
n
và 
t
 62
Hình 4.5: 
n
= f (
t
 63
Hình 4.6:  64
Hình 4.7: 
n
và 
t

 65
Hình 4.8:  66
Hình 4.9:  66
Hình 4.10:  67
Hình 4.11:  68
Hình 4.12:  69
Hình 4.13: xe 70
Hình 4.14:  71
Hình 4.15:  72
Hình 4.16:  73
Hình 4.17:  74
Hình 4.18:  74
Hình 4.19: 
n
và 
t
 75
Hình 4.20: a

b
 77
Hình 4.21:  78
Hình 4.22:   79
Hình 4.23:  79
Hình 4.24:  80
xii
Hình 4.25:  81
Hình 4.26: 
c
) 82

Hình 4.27: a  ma sát M
r
82
Hình 4.27: b  Góc quay 
t


83
Hình 5.1:  87
Hình 5.2: 
n

t
 88
Hình 5.3: 
n

t

C
α
′
= 35.000 (N/rad) ; C
α
= 40.000 (N/rad) 90
Hình 5.4: 
n

t


C
α
′
= 45.000 (N/rad) ; C
α
= 60.000 (N/rad) 92
Hình 5.5: 
n

t

C
α
′
= C
α
= 30.000 (N/rad) 94
Hình 5.6: 
n

t

C
α
′
= C
α
= 60.000 (N/rad) 96
Hình 5.7: 
n


t

C
α
′
= 35.000 (N/rad) ; C
α
= 40.000 (N/rad) 98
Hình 5.8:  
n

t

C
α
′
= 45.000 (N/rad) ; C
α
= 60.000 (N/rad) 100
Hình 5.9: 
n

t

C
α
′
= C
α

= 30.000 (N/rad) 102
Hình 5.10: 
n

t

C
α
′
= C
α
= 60.000 (N/rad) 104
Hình 5.11:  105
Hình 5.12:  105
Hình 6.1:  108
Hình 6.2:   109
Hình 6.3: Volant
 109
xiii
Hình 6.4:  110
Hình 6.5: 
 110
Hình 6.6:  111
Hình 6.7: 
 111
Hình 6.8: 
 112
Hình 6.9:  112
Hình 6.10: 
xe K > 0 113

Hình 6.11:  113
Hình 6.12: 
 114
Hình 6.13: 
  114
Hình 6.14:  115
Hình 6.15:  
K < 0 115






xiv
DANH SÁCH CÁC BNG

BNG TRANG
Bng 2.1: Các thông s k thut ca xe bus 2 tng BHT 89 21
Bng 2.2: T trng tâm theo chiu cao 25
Bng 2.3: T trng tâm theo chiu dc 26
Bng 2.4:  th c tính ngoài cng  6CL320  2 26
Bng 2.5:  28
Bng 2.6: Các thông s ca h thng treo 30
Bng 2.7: Các thông s tính toán ca xe BHT 89 31

1


1

Chng1
TỔNG QUAN CHUNG V LĨNH VC NGHIÊN CỨU

1.1 Tng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu.
 Lịch sử về ồe bus β tầng trên thế giới
.
Năm 18β0, xe bus β tầng thương mi đầu tiên được giới thiệu, cũng như các
phiên bn khác của xe bus thì xe bus β tầng này về hình dáng và cấu trúc cùng những
li khẳng định về sự nổi bật của nó đã m ra nhiều cuộc tranh luận, tuy nhiên nó vẫn
đt được thỏa thuận và giới thiệu rộng rãi vào năm 18β0. Tuy nhiên, chiếc xe bus 2
tầng đầu tiên được kéo bằng sức ngựa để đáp ứng mong đợi của mọi ngưi trước khi
động cơ đốt trong được ra đi.
Các xe bus đầu tiên này được gọi là “Omnibuses” và được chy  Pháp và Anh,
mãi cho đến năm 1847 tên này không còn được sử dụng nữa khi Adams & Co của
Fairfield chế to, sn xuất ra một chiếc xe thêm một tầng phía trên với hàng ghế được
sắp xếp  ngoài tri chy dọc theo chiều dài của xe bus nhưng li không có trần xe.
Những chuyến xe đầu tiên được điều hành bi Công Ty Vận Chuyển Kinh Tế London
(Economic Conveyance Company of London), và khuyến khích mọi ngưi sử dụng vé
xe ngồi  ngoài tri với giá chỉ bằng một nữa giá chi phí tiền vé ngồi  bên trong xe.
Loi xe bus β tầng với tầng trên  ngoài tri được kéo bằng sức ngựa thì ban
đầu không được phổ biến, và phi mất đến gần 10 năm để tiếp thucác ý tưng, cho đến
năm 18ηβ John Greenwood đã giới thiệu một xe bus β tầng mới với hình dáng kích
thướclớn hơn nhiều so với mẫu xe bus cũ, mẫu xe bus β tầng mới có không gian đủ cho
42 hành khách và cần tới lực kéo của γ con ngựa, lối đi lên tầng trên vẫn được sử dụng
bằng một chiếc thang.

2


Hình 1.1: Xe bus β tầng được kéo bằng sức ngựa – Omnibuses.
Xe bus β tầng dần tr nên mới l hơn với những ci tiến như cầu thang để đi lên
các tầng trên dễ dàng hơn, dọc suốt chiều dài xe được được trang bị các băng ghế dài
để to sự thoi mái, điều này khuyến khích phụ nữ đi xe bus nhiều hơn.Các con ngựa
dùng để kéo xe bus phi đối mặt với sự cnh tranh gay gắt từ xe điện giá thấp và xe lửa
đã tr nên phổ biến sau những năm 1800, và với sự ra đi của động cơ đốt trong và
Thế chiến thế giới lần thứ nhất, mãi đến ngày 04 tháng 08 năm 1914 những con ngựa
kéo xe bus cuối cùng  London đã ngừng hot động, nhưng  nông thôn xe bus này
vẫn còn tiếp tục hot động  nông thôn nước Anh cho đến năm 19γβ.
3


Hình 1.2: Xe bus β tầng đầu tiên loi NS dùng động cơ đốt trong.
Xe bus cơ giới β tầng đầu tiên là loi NS (hình 1.2) đã được giới thiệu vào năm
1923 và là chiếc xe đầu tiên hoàn thiện đầy đủ hình dáng bên ngoài với phần mái che
trên tầng nóc. Nó được chế to bi công ty A.E.C (Associated Equipment Company)
và lúc bấy gi nó được xem là loi xe sang trọng với bộ ghế được bọc nệm chứ không
phi là băng ghế gỗ như xưa, và tầng trên của xe bus được bao kín như tầng dưới cho
phép xe bus cnh tranh với xe điện  một mức độ giới hn nào đó khi mà nó đã tr
thành phương tiện phổ biến như là một sự thay thế rẻ hơn và cùng với sự phát triển
nhanh chóng của thành phố, sự di chuyển tự do của xe bus để thích ứng với các tuyến
đưng mới không phù hợp với xe điện hoặc xe lửa, điều đó đồng nghĩa với việc xe bus
β tầng đã tr nên phổ biến rất nhanh chóng. Xe bus β tầng loi NS được sn xuất và tồn
ti cho đến năm 19γ7 thì không còn được sn xuất nữa.
4

Hình 1.3: Xe bus β tầngloi Routermaster chỔ ở London.
Sự phát triển quan trọng tiếp theo là sự ra đi của dòng xe bus Routemaster
London, được sn xuất đầu tiên vào năm 19η4, và β năm sau đó được đưa vào phục vụ
dịch vụ thương mi . Nó chính là chìa khóa mang li lợi ích cho nhà sn xuất  cấu trúc
thiết kế độc đáo khi mà hầu hết các dòng xe buýt trước đều sử dụng cầu thang riêng để
di chuyển lên tầng trên và được bắt với thân xe và động cơ bằng bulong, còn
Routemaster được trang bị một vỏ xe bằng hợp kim, một sự khác biệt nữa chính là
khung sưn xe được nối liền từ trước ra sau, động cơ được đặt phía trước xe, ngoài ra
nó còn được trang bị hệ thống lái và hệ thống treo trước, cầu chủ động đặt  phía sau
để dẫn động các xe sau. Nó cũng có một số tính năng khác được coi là tiên tiến vào
thi điểm đó như hệ thống treo độc lập phía trước, tay lái có trợ lực, hộp số tự động và
hệ thống phanh có trợ lực phanh. Thiết kế của Routemaster đã làm cho nó trông có vẻ
nhẹ hơn và hiệu qu hơn so với các đối thủ của mình. Màu đỏ tươi sáng của chiếc xe
bus β tầng Routemaster đã tr thành một nơi tham quan khi đặt chân đến nước Anh và
nó tr thành biểu tượng đáng xem  London và được biết đến trên toàn thế giới.
Những nổ lực không ngừng ci tiến về kỹ thuật và thiết kế về kiểu dáng đã
chứng minh cho sự tồn ti và nổi tiếng của Routemaster, nhưng nó vẫn còn tồn ti việc
5

tư nhân hóa các dịch vụ xe bus  London, và dịch vụ đó vẫn tiếp diễn  London từ năm
19ηθ cho đến ngày 08 tháng 1β năm β00η thì kết thúc.
 Các loi ồe bus β tầng từ ồưa đến naỔ.
 Xe bus β tầng loi – B (B – Type)
.

Hình 1.4: Xe bus β tầng loi B.
Xe bus β tầng loi B là một trong những xe bus β tầng có động cơ kéo đầu tiên
được sn xuất. Nó được sn xuất lần đầu tiên vào năm 1910, nó tr nên phổ biến nhanh
chóng và đã thực hiện hơn γ000 lượt di chuyển trong suốt cuộc đi của nó. Nócũng đã
góp phần vào việc kết thúc quá trình sử dụng những con ngựa để kéo xe bus, vì nó sử

dụng động cơ nên có thể chy c ngày mà không cần nghỉ như những con ngựa, vì vậy
nó to ra được lợi nhuận cao hơn cho các nhà đầu tư tuyến xe bus.
6


Hình 1.5: Xe busβ tầng loi B – TỔpe được nhìn từ phía sau.
Xe busβ tầng loi B này có thể vận chuyển tổng cộng γ4 hành khách bao gồm
1θ ngưi  tầng dưới và 18 ngưi  tầng trên nóc. Tốc độ tối đa của nó khong 1θ dặm
một gi, nhưng giới hn cho phép ti thi điểm đó là 1β dặm một gi, vì vậy khi so
sánh nó với xe bus do ngựa kéo thì nó được xem là khá nhanh chứ không chậm như xe
bus được kéo bằng sức ngựa.

7

Hình 1.6: Xe busβ tầng loi B được thaỔ đi hình dng để phục vụ cho quân đội.
Cấu trúc của loi xe busβ tầng loi B được thiết kế trên khung sưn bằng gỗ,
bánh xe và hộp số điều khiển bằng truyền động xích. Lúc mới đầu xuất hiện thì nó
không có đèn đầu và đèn điện thì không được phổ biến rộng rãi mãi cho đến năm 191γ.
Trong cuộc chiến tranh thế giới thứ nhất, nhiều xe bus loi B được trưng dụng bi các
văn phòng  chiến trưng và chỉnh sửa li để phục vụ cho việc vận chuyển quân sự.
 Xe bus β tầng loi K (K – Type)
.

Hình 1.7: Xe busβ tầng loi K được nhìn từ phía trước.
Xe busβ tầng loi K được giới thiệu ngay sau khi chiến tranh thế giới lần thứ hai
kết thúc, cùng lúc với những ngưi lính tr về London sau chiến tranh và dân số ngày
càng được m rộng. Đây cũng là thi gian mà các trm xe bus đầu tiên trên thế giới
được giới thiệu, với xe bus trước đây xe chỉ dừng li khi hành khách có yêu cầu.
8

Hình 1.8: Xe busβ tầng loi K.
Giữa năm 1919 đến năm 19β1, xe busβ tầng loi K 10η0 đã được sn xuất, với
sức chứa đến 4θ hành khách bao gồm 22 ngưi  tầng dưới và β4 ngưi  tầng trên.
Ngưi lái xe ngồi kế bên động cơ đặt phía trước, cửa lên xuống nằm bên phía tài xế.
 Xe bus β tầng loi S (S – Type)
.

9

Hình 1.9: Xe busβ tầng loi S.
Xe busβ tầng loi S được giới thiệu vào năm 19β0. Đây là loi xe bus β tầng với
tầng trên không có trần xe, sức chứa của xe bus loi S này lớn hơn so với thiết kế của
xe bus loi K và có thể chứa đến ηθ hành khách trong khi loi K chỉ có 46 hành
khách.Do đó xe busβ tầng loi S tr nên phổ biến hơn trên các tuyến đưng đông đúc
và số lượng hành khách trên xe ngày càng nhiều làm cho giá vé rẻ hơn, vào mùa đông
thì tầng phía trên không có nhiều hành khách so với xe điện khi mà tầng phía trên của
xe điện có trần xe để che chắn.

Hình 1.10: Xe busβ tầng loi S được chụp từ phía bên hông ồe.
10


Hình 1.11: Xe busβ tầng loi S được chụp từ phía trước ồe.
 Xe bus β tầng loi NS (NS – Type).
Công ty A.E.C đã chế to xe bus β tầng loi NS đầu tiên trong năm 19β1 – 1922
và được giới thiệu với công chúng vào năm 19βγ.

Hình 1.12: Xe busβ tầng loi NS được chụp từ phía trên.
11

Xe bus β tầng loi NS có một số thay đổi quan trọng so với các loi xe bus 2
tầng trước đó, gầm xe được h thấp xuống để gim dao động to cm giác thoi mái dễ
chịu cho hành khách, và chỗ ngồi của nó cũng thoi mái hơn nhiều so với những xe
bus tiền nhiệm khác như loi K và loi S, cũng giống như xe điện thì ghế ngồi của xe
bus loi NS cũng được bọc đệm.

Hình 1.13: Xe bus β tầng loi NS với tầng trên có trần che chắn.
Chiều cao tầng trên của xe bus β tầng loi NS đã bị giới hn chiều cao từ cnh
sát bi các nguyên nhân như: khong cách an toàn của xe và cầu, các đưng dây điện
của xe điện, các nhánh cây nhô ra…Mãi cho đến năm 19βη, tầng trên của xe bus β tầng
loi NS được lắp thêm trần xe để thử nghiệm, và cũng trong khong thi gian đó, bánh
xe bằng cao su đặc được thay thế bằng bánh xe có ruột được bơm đầy không khí bên
trong để to cm giác êm dịu khi xe chy.
12


Hình 1.14: Cầu thang để di chuỔển lên tầng trên được đặt phía sau.
 Xe bus β tầng loi STL (STL – Type)
.
Xe bus β tầng loi STL được giới thiệu vào năm 19γβ, và dưng như được xem
là biểu tượng hiện đi của xe bus  London lúc bấy gi, nó nhanh chóng tr nên phổ
biến và cho ra đi gần βθη0 chiếc nhưng chủ yếu là đưa vào sử dụng ti London, nơi
mà các tuyến đưng dành cho xe bus β tầng đã được m rộng để phục vụ cho lượng
dân số ngày càng tăng, điều đó cũng đồng nghĩa với việc xe bus 2 tầng được ưa chuộng
 London và dần thay thế được các xe điện cũ  London.
13


Hình 1.15: Xe busβ tầng loi STL do công tỔ A.E.C sn ồuất.

Mẫu xe bus β tầng STL ban đầu có θ0 chỗ ngồi nhưng đã nhanh chóng gim
xuống còn ηθ chỗ ngồi và đã tr thành tiêu chuẩn dành cho xe bus β tầng  London
trong hơn một thập kỷ qua.

Hình 1.16: Xe busβ tầng loi STL do công tỔ A.E.C sn ồuất
14

được nhìn từ phía bên hông ồe.


 Xe bus β tầng loi RT (RT – Type)
.
Xe bus β tầng loi RT, hoặc tên đầy đủ của nó là Regent III (theo công ty
A.E.C), nó được xem là tiền thân của mẫu xe Routemaster mang tính biểu tượng của
London.

Hình 1.17: Xe bus β tầng loi RT.
Xe bus β tầng loi RT được chế to dựa trên khung xe hình thang riêng biệt và
được chế to bi công ty chuyên sn xuất thân xe, và được chế to lần đầu vào năm
19γ8. Một lot các xe bus β tầng đầu tiên được sn xuất trong khi chiến tranh thế giới
lần thứ hai diễn ra vào năm 19γ9, nhưng chỉ sn xuất được 1η0 chiếc để làm mẫu thử
nghiệm đưa vào sử dụng. Hàng lot xe bus β tầng loi RT được sn xuất lần đầu đều sử
dụng động cơ 8.8 lít của công ty A.E.C.