Các biện pháp nâng cao mức độ an toàn của xe khách 2 tầng khi đi vào đường vòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN VĨNH HIỆP

CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO MỨC ĐỘ AN TOÀN
CỦA XE KHÁCH 2 TẦNG KHI ĐI VÀO ĐƯỜNG VÒNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116

S K C0 0 4 6 3 0

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:

“CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO MỨC ĐỘ
AN TOÀN CỦA XE KHÁCH 2 TẦNG KHI
ĐI VÀO ĐƯỜNG VÒNG”

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHỤNG.
Thực hiện:

NGUYỄN VĨNH HIỆP.

MSHV:

132520116008

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2015


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... 4
DANH MỤC BẢNG.............................................................................................. 6
Ch

ng 1 TỔNG QUAN V Đ TÀI ............................................................... 7

1.1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 7
1.2. Tổng qu n

t quả nghi n cứu trong v ngo i nư c .................................. 7

1.3. Mục đích củ đề tài.................................................................................... 9
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .............................................................. 9
1.5. Tính c p thi t củ đề t i ............................................................................ 9
1.6.

ngh

ho học củ đề t i .....................................................................10

1.7. Gi i hạn củ đề t i ...................................................................................10
1.8. Phư ng ph p nghi n cứu .........................................................................10
Ch

ng 2 C

SỞ L THUY T .......................................................................12

2.1. Chuyển động quay vòng củ ô tô hi tính đ n sự bi n dạng của lốp xe. ....12
2.1.1. Qú trình qu y vòng củ ô tô: ............................................................12
2.1.2. Sự qu y vòng củ ô tô hi hông tính đ n bi n dạng lốp xe: ..............12
2.1.3. Sự qu y vòng củ ô tô hi tính đ n sự bi n dạng củ lốp xe: ..............16
2.2. Ảnh hưởng của k t c u ô tô khi quay vòng ...............................................20
2.2.1. Phư ng trình động học củ xe hi qu y vòng: ....................................20
2.2.2. Phư ng trình động lực học củ xe hi qu y vòng: ..............................23
2.2.3. Động lực học qu y vòng: ...................................................................24
2.2.4. Động lực học qu y vòng đều: .............................................................29
2.3. Hàm truyền khi xe quay vòng ...................................................................30
2.3.1. Kh i niệm: .........................................................................................30
2.3.2. H m truyền củ vận tốc góc qu y thân xe Hiện tượng qu y vòng thừ ,
qu y vòng thi u: .............................................................................................30
2.3.3. H m truyền góc lệch b n củ trọng tâm ôtô: ......................................34
2.3.4. H m truyền gi tốc b n : ....................................................................36
2.3.5. H m truyền momen qu y v nh l i : ....................................................38
2.3.6. Góc quay vành lái : ............................................................................39
2.3.7. Góc lệch hư ng chuyển động : ...........................................................41
2.4. Ảnh hưởng của gió bên khi quay vòng......................................................43
Trang 1

Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

2.4.1. Mô tả sự ảnh hưởng củ gió hi qu y vòng: .......................................43
2.4.2. Sự nhạy cảm củ ô tô hi có gió b n: .................................................44
2.5. Ổn định t nh tr n mặt phẳng nghiêng ........................................................47
2.5.1. Theo điều iện lật đổ ..........................................................................48
2.5.2. Theo điều iện trượt ng ng ................................................................48
2.6. Ô tô qu y vòng tr n đường nghi ng ng ng β ............................................49
2.6.1. Trường hợp mặt đường nghi ng v o trục tâm qu y vòng ...................49
2.6.2. Trường hợp mặt đường nghi ng r ngo i tâm qu y vòng ...................51
Ch

ng 3 KHẢO SÁT TRÊN DÒNG XE HUYNDAI UNIVERSE - K43 ......53

3.1

Gi i thiệu về xe khách hai tầng giường nằm huyndai universe - k43.........53

3.1.1. Gi i thiệu chung ................................................................................53
3.1.2. Thông số ỹ thuật củ xe....................................................................54
3.1.3. Đặc tính ỹ thuật củ xe .....................................................................57
3.2

Tính toán các thông số đặc tính quay vòng của xe : ..................................62
t c u ôtô K ( s2/m ):...............................................................63

3.2.1

Hệ số

3.2.2

Tốc độ đặc trưng vng ( m/s ): ..............................................................63

3.2.3

Góc lệch hư ng chuyển động  ( rad ):..............................................63

3.2.4

Góc qu y b nh xe dẫn hư ng  t : .......................................................63

3.3

Xây dựng đường đặc tính tốc độ của các hàm truyền : ..............................64

3.3.1

H m truyền tốc độ góc qu y thân xe : ................................................64

3.3.2

H m truyền góc lệch hư ng chuyển động: .........................................65

3.3.3

H m truyền gi tốc hư ng tâm: ..........................................................66

3.3.4

H m truyền momen qu y v nh l i : ....................................................66

3.4

Ảnh hưởng của lực gió bên: ......................................................................67

3.4.1

Gí trị củ lực gió b n N t c dụng v o xe l : ......................................67

3.4.2

Khoảng c ch tâm p lực gió b n đ n trọng tâm xe e : .........................67

3.5 Xây dựng hàm biểu thị mối quan hệ giữa hệ số ổn định t nh SSF v hối
lượng m củ xe ...................................................................................................68
3.5.1

X c định chiều c o trọng tâm củ ô tô ...............................................68

3.5.2

Xây dựng h m số mối qu n hệ giữ SSF v

3.6

hối lượng m củ xe ......69

Xây dựng đồ thị mối quan hệ giữa hệ số SSF và vận tốc gi i hạn lật đổ
.................................................................................................................72
Trang 2


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Ch ng 4 Đ XUẤT VÀ TÍNH TOÁN TĂNG TÍNH AN TOÀN TỐI ƯU
CỦA ÔTÔ ............................................................................................................74
4.1. Khoảng cách từ trọng tâm xe đ n cầu trư c và cầu sau : ...........................74
4.2. Tính toán các thông số đặc tính quay vòng của xe : ..................................75
4.2.1. Hệ số

t c u ôtô K ( s2/m ):...............................................................75

4.2.2. Tốc độ đặc trưng

( m/s ): ...............................................................75

4.2.3. Góc lệch hư ng chuyển động  ( rad ):..............................................75
4.2.4. Góc qu y b nh xe dẫn hư ng  t : .......................................................75
4.3. Xây dựng đường đặc tính tốc độ của các hàm truyền : ..............................76
4.3.1. H m truyền tốc độ góc qu y thân xe : ................................................76
4.3.2. H m truyền góc lệch hư ng chuyển động: .........................................77
4.3.3. H m truyền gi tốc hư ng tâm: ..........................................................78
4.3.4. H m truyền momen qu y v nh l i : ....................................................79
4.4. Ảnh hưởng của lực gió bên: ......................................................................80
4.4.1. Gí trị củ lực gió b n N t c dụng v o xe l : ......................................80
4.4.2. Khoảng c ch tâm p lực gió b n đ n trọng tâm xe e : .........................80
4.5. Giảm chiều c o trọng tâm xe ....................................................................81

Ch

ng 5 K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ ...........................................................83

5.1

K t luận ....................................................................................................83

5.2

Ki n nghị:.................................................................................................84

Trang 3


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2-1 : Qu trình qu y vòng củ ô tô
Hình 2-2: Mô hình qu y vòng củ ô tô
Hình 2-3: Phân tích lực t c dụng hi qu y vòng
Hình 2-4: Mô hình qu y vòng hi có sự bi n dạng lốp xe
Hình 2-5: Ảnh hưởng củ bi n dạng lốp xe TH qu y vòng thi u
Hình 2-6: Ảnh hưởng củ bi n dạng lốp xe TH qu y vòng thừ
Hình 2-7: Mô hình x c định qu đạo tâm xe v vận tốc xe
Hình 2-8: Mô hình x c định gi tốc hư ng tâm củ xe
Hình 2-9: Mô hình động lực học củ xe hi qu y vòng
Hình 2-10: Mô hình một v t b nh xe
Hình 2-11: Sự th y đổi v t ti p xúc hi vận tốc vk  0 và vk  0
Hình 2-12: Mô hình x c định góc lệch b n

Hình 2-13: Đồ thị đặc tính tốc độ h m truyền vận tốc góc qu y thân xe
Hình 2-14: Đồ thị đặc tính tốc độ h m truyền góc lệch hư ng chuyển động
Hình 2-15: Đồ thị đặc tính tốc độ h m truyền gi tốc b n
Hình 2-16: Qu n hệ giữ góc qu y v nh l i v b n ính R hi v = 0
Hình 2-17: Đồ thị đặc tính qu y vòng củ ôtô
Hình 2-18: S đồ ảnh hưởng củ góc lệch cầu xe v góc qu y trụ đứng
Hình 2-19: Ảnh hưởng củ gió hi qu y vòng
Hình 2-20: Qui luật t c dụng củ gió b n
Hình 2-21: Qũi đạo chuyển động củ ô tô hi có gió b n
Hình 2-22: Mô hình tính toán góc bù vành lái
Hình 2-23: Qu n hệ củ c c ích thư c mô hình
Hình 2-24: s đồ lực v momen t c dụng l n ô tô
Hình 2-25: S đồ lực t c dụng hi xe qu y vòng
Hình 2-26: S đồ lực t c dụng l n xe hi qu y vòng
Hình 3-1: Hình d ng tổng qu t b n ngo i xe h i tầng Huynd i universe - k43
Hình 3-2: Hình ảnh b n trong xe h ch h i tầng Huynd i universe - k43
Hình 3-3: Hình ảnh ho ng chứ h nh lý xe h i tầng Huynd i universe - k43
Hình 3-4: Đồ thị công su t củ động c
Trang 4


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Hình 3-5: Đồ thị mô men xoắn động c
Hình 3-6: Đồ thị mô men xoắn tại b nh xe chủ động theo từng t y số
Hình 3-7: Đồ thị lực

o ti p tuy n

Hình 3-8: Đồ thị cân bằng lực

tại b nh xe chủ động theo từng t y số

o ti p tuy n

tại b nh xe chủ động

Hình 3-9: Đồ thị đặc tính tốc độ h m truyền góc qu y thân xe củ xe Huynd i
Universe - K43
Hình 3-10: Đồ thị đặc tính tốc độ h m truyền góc lệch hư ng chuyển động củ xe
Huyndai Universe - K43
Hình 3-11: Đồ thị đặc tính tốc độ h m truyền gi tốc hư ng tâm củ xe Huynd i
Universe - K43
Hình 3-12: Đồ thị đặc tính tốc độ h m truyền mômen qu y v nh l i củ xe Huynd i
Universe - K43
Hình 3-13: Đồ thị x c định hệ số ổn định t nh của xe ô tô
Hình 3-15: Đồ thị phư ng trình qu n hệ giữa SSF và khối lượng xe m
H nh 3-16 : Đồ thị mối quan hệ giữa hệ số SFF và vận tốc gi i hạn lật đổ
Hình 4-1: Đồ thị h m truyền vận tốc góc qu y thân xe v i thông số đề xu t
Hình 4-2: Đồ thị h m truyền góc lệch hư ng chuyển động v i thông số đề xu t
Hình 4-3: Đồ thị h m truyền gi tốc hư ng tâm v i thông số đề xu t
Hình 4-4: Đồ thị h m truyền mômen qu y v nh l i v i thông số đề xu t

Trang 5


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3-1: Bảng thông số ỹ thuật xe Huynd i universe - k43

Bảng 3-2: Bảng tỷ số truyền tại c c t y số xe Huyndai universe - k43
Bảng 3-3: Thông số trọng tâm, hối lượng, độ cứng b nh xe hi xe đầy tải
Bảng 3-4: Bảng gi trị góc lệch hư ng chuyển động

v góc xo y trụ đứng

Bảng 3-5: Khối lượng, chiều c o trọng tâm củ c c phần tử tr n xe
Bảng 3-6 :Bảng thông số tọ độ trọng tâm củ xe
Bảng 3-7 :Bảng thông số hối lượng v hệ số SSF
Bảng 4-1: Bảng gi trị góc lệch hư ng chuyển động

v góc xo y trụ đứng

khi

đề xu t th y đổi
Bảng 4-2: Bảng hối lượng, chiều c o trọng tâm, mô men lật c c phần tử củ xe hi
điều chỉnh

Trang 6


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Ch
1.1.

ng 1: TỔNG QUAN V Đ TÀI
Lý do chọn đề tài
Chỉ s u v i năm đồng loạt xu t hiện, xe h ch giường nằm đã tạo n n hiện

tượng đột bi n trong vận tải h ch li n tỉnh đường bộ, nh nh chóng so n ngôi, dần
th y th cho những dòng xe h ch gh ngồi đời cũ
Ông Thượng Th nh Hải, Phó Gi m đốc B n xe Miền Đông cho h y, hiện
trong số 2 790 đầu xe củ c c do nh nghiệp, nh xe hoạt động trong b n xe n y, thì
xe giường nằm đã chi m chừng 1 198 chi c Tuy chỉ chi m 43% về số đầu xe,
nhưng xe giường nằm đã chi m ưu th v i tỉ lệ 55% trong tổng số 97 880 chỗ d nh
cho h ch Hầu h t c c tuy n li n tỉnh có cự ly tr n 300 m đều đã được do nh
nghiệp vận tải, nh xe ở đây đầu tư xe giường nằm
Hiện n y c c loại xe h ch giường nằm đ ng lưu h nh trong nư c có nguồn
gốc nhập hẩu từ nư c ngo i hoặc do c c li n do nh sản xu t ô tô trong nư c để
đ p ứng c c tuy n xe
MOBIHOME

HB

h nh đường d i v i dòng xe giường nằm THACO-

120SLS,

THACO

HYUNDAI MOBIHOME

120SSL,

HYUNDAI UNIVERSE-K43…
Do sản phẩm được lắp r p tại Việt n m n n sử dụng hung gầm Aero Express
v cải ti n một số chi ti t tạo r sản phẩm n n vẫn còn một số v n đề cần giải quy t
như: về mặt hí động học, độ m dịu, tính ổn định củ xe v i c c loại trạng th i

hoạt động ứng v i c c loại đị hình h c nh u, phân bố tải trọng phù hợp tr n c c
cầu… do vậy, việc nghi n cứu tính ổn định củ xe h ch giường nằm h i tầng loại
Huyndai Universe-k43 l một v n đề r t cần thi t, góp phần đề r phư ng hư ng v
biện ph p cải ti n nhằm nâng c o mức độ ổn định hi xe hoạt động tr n đường
Để giải quy t v n đề n u tr n dư i sự hư ng dẫn củ PGS TS Nguyễn Văn
Phụng m học vi n chọn đề t i: “C c biện ph p nâng c o mức độ an toàn củ xe
h ch 2 tầng hi xe đi v o đường vòng”.
1.2.

Tổng qu n

t quả nghi n cứu trong và ngoài n

c.

Ở nư c ngo i c c công trình nghi n cứu về loại xe h ch giường nằm đã có
nhiều do nhu cầu sử dụng rộng rải v thời gi n sử dụng đã h ng chục năm, loại xe
n y hông chỉ vận chuyển h nh h ch m nhiều quốc gi (như mỹ) còn sử dụng để
vận chuyển c c b n nhạc, ỹ thuật vi n hoặc c c đo n du lịch Ngo i r ở Châu âu
Trang 7


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

c c loại xe n y còn được tr ng bị tốt cũng như sự thoải m i củ h nh h ch tr n ô tô
nhưng như trong chính một căn nh
-

Một đề t i nghi n cứu tr n th gi i:

B i b o ho học: “A study of the hum n body vibr tion on the highw y
sleeper bus” củ t c giả C o Lợi, B ng Thắng Minh, Vi n Cư ng. Bài báo
dự tr n phân tích c c vị trí con người ti p xúc v i rung động to n c thể ở
vị trí nằm nghi ng tr n xe h ch giường nằm.

-

B i b o nghi n cứu: “ r ndom vibr tion of ro d vehicle” củ t c giả Özgür
BAYRAKDAR, trong nghi n cứu n y, đặc tính tự do củ xe được tính toán
bằng phần mềm m them tic s u đó so s nh v i

t quả lý thuy t,

t quả

được trình b y dư i dạng đồ thị v h m số.
Trong nư c đã có một số đề t i nghi n cứu về c c loại xe bus, xe h ch một
tầng, h i tầng như:
-

Luận văn thạc s : “nghi n cứu tính ổn định hi qu y vòng đối v i loại xe bus
h i tầng sử dụng ở TP HCM v c c tỉnh” củ t c giả Trần Ngọc Dũng Trong
luận văn t c giả đã tính to n c c thông số qu y vòng củ xe, điều iện đảm
bảo n to n hi qu y vòng đối v i loại xe BHT 89

-

Luận văn thạc s : “nghi n cứu việc sử dụng l bview để mô phỏng 3D ổn định
chuyển động củ ô tô” củ t c giả L Minh Đảo Trong luận văn n y chỉ đề
cập đ n ổn định củ ô tô trong qu trình chuyển động qu y vòng, sử dụng

phần mềm l bview

t hợp v i solidwor s để mô phỏng trạng th i hoạt động

tr n đường
-

Nghi n cứu tính to n ổn định củ ô tô hi qu y vòng p dụng tr n xe Bus
SAMCO-BG4W

-

Luận văn thạc s : “nghi n cứu đ nh gi độ m dịu củ ô tô h ch 29 chỗ ngồi
sản su t tại việt n m” củ t c giả Bùi Quốc V nh Trong luận văn n y t c giả
hảo s t độ m dịu củ xe Hyund i country sản xu t tại việt n m, mô hình
tính to n d o động ½ xe theo phư ng dọc v phư ng ng ng ứng v i m p mô
bi n dạng đường quốc lộ

-

Luận văn thạc s : “nghi n cứu động học, động lực học v ổn định ô tô trong
điều iện việt n m” củ t c giả Nguyễn Cẩm Thạch Nội dung củ luận văn
l nghi n cứu động học v động lực học qu y vòng củ xe, củ xe hi lưu
Trang 8


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

thông trong dòng xe, đ nh gi tính năng ổn định gi o động củ xe đối v i
loại xe MAZ-500A

1.3.

Mục đích củ đề tài
Vận dụng những i n thức, lí thuy t về ổn định để nghi n cứu v tính to n sự

ổn định đối v i dòng xe h ch giường nằm 2 tầng Huyndai Universe-k43 Từ đó rút
r được những v n đề hiện tại đối v i nhứng chi c xe đã xu t xưởng v đ ng hoạt
động tr n đường, song song v i những v n đề đó l đề xu t r những ý i n để có
thể đảm bảo được sự n to n, ổn định củ xe hi hoạt động tr n đường đặc biệt l
hi v o cu , đường vòng h y l

hi có gió t c dụng v o Đồng thời phân tích các

ảnh hưởng đ n sự ổn định củ ở c c trạng thái đi v o đường vòng Đư r một số
biện ph p nâng c o mức độ n to n cho loại xe n y để đảm bảo n to n hi chuyển
động
1.4.

Đối t ợng và phạm vi nghi n cứu
Đối tượng: Loại xe h ch 2 tầng giường nằm Huyndai Universe k43.
Phạm vi nghi n cứu: trong qu trình chuyển động, ô tô thực ch t l một c hệ

phức tạp chuyển động tr n đường v i nhiều trạng th i m t ổn định h c nh u, nhiều
đị hình đường x

h c nh u Vì vậy hi nghi n cứu chỉ tính to n c c thông số về

tính ổn định củ xe hi xe đi v o đường vòng, đư r c c thông số tối ưu v mô
phỏng bằng phần mềm hiện có
X t tổng qu t qu trình chuyển động củ ô tô hi đi v o đường vòng, không có

biểu thị c c hệ thống bố trí tr n xe
Khảo nghiệm ô tô theo tính ch t ri ng phần, hông ể đ n ảnh hưởng củ c c
hệ thống h c hi nghi n cứu c c trạng th i chuyển động
1.5.

Tính cấp thi t củ đề tài.
Tính từ th ng 1/2013 đ n n y, cả nư c đã xảy r 22 vụ t i nạn gi o thông thảm

hốc li n qu n đ n xe h ch giường nằm Chính vì vậy sự chuyển động củ ô tô
tr n đường phải có tính ổn định c o, đặc biệt l

hi xe đi v o đường vòng, cong dốc

Một trong những nguy n nhân hông nhỏ dẫn đ n những t i nạn gi o thông thảm
hốc l do người l i xe điều hiển xe không iểm so t hi đ ng điều hiển xe v
gây t i nạn Vì vậy việc hảo s t đư r một số biện ph p nâng c o mức định ổn củ

Trang 9


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

xe giường nằm 2 tầng l r t qu n trọng Nhằm đ p ứng nhu cầu thực t hiện n y tại
Việt N m, v đảm bảo n to n cho h nh h ch
Đứng trư c những v n đề bức xúc củ xã hội về t i nạn gi o thông củ xe
khách giường nằm 2 tầng trong thời gi n vừ qu . Việc lự chọn đề t i “C c biện
ph p nâng c o mức độ ổn định củ xe h ch giường nằm 2 tầng hi xe đi v o
đường vòng” l nguyện vọng củ học vi n muốn đóng góp một phần công sức nhỏ
nhoi nhằm giảm thiểu v n đề t i nạn gi o thông đ ng nhức nhối ở nư c t
1.6.

ngh

ho học củ đề tài.

Nghi n cứu củ đề t i hi th nh công sẽ tạo điều iện hảo s t, iểm tr dể
d ng c c thông số ứng v i c c trạng th i chuyển động củ loại xe n y, từ đó sẽ giúp
người vận h nh bi t được những lưu ý hi vận h nh xe cũng như giúp cho c c nh
ch tạo nâng c o tính hợp lý

t c u củ c c bộ phận li n qu n để ng y một tối ưu

hó sản phẩm xe h nh h i tầng giường nằm củ mình phù hợp v i điều iện vận
h nh ở việt n m Điều n y giúp hạn ch những rủi ro đ ng ti c có thể xảy r cho cả
người v phư ng tiện .
1.7.

Gi i hạn củ đề tài.
Việc hảo s t tính ổn định củ xe trong thực t l r t hó hăn do xe l một c

hệ phức tạp gồm nhiều hệ thống, nhiều bộ phận c u th nh, mỗi hệ thống l một c
hệ nhỏ đ n hồi n n có thể xem như xe được đặt tr n một c hệ đ n hồi N n để dễ
đ ng h n trong việc nghi n cứu t sẽ nghi n cứu xe tr n c c mô hình hó v i hệ tọ
độ l mặt đường
Để qu trình tính to n được đ n giản v thu gọn, t sẽ đ n giản hó đi c c v n
đề hông nh t thi t hoặc l những v n đề thực t

hông ảnh hưởng nhiều cho lắm,

tuy nhi n sự đ n giản hó vẫn nằm trong gi i hạn cho ph p

1.8.

Ph

ng pháp nghi n cứu.

Phân tích c c y u tố ảnh hưởng đ n một chi c xe hi v o qu y vòng h y hi đi
tr n đường trong thực t , b o gồm y u tố chủ qu n v y u tố h c qu n
Phân tích c c y u tố động học củ xe, c c y u tố động lực học t c động v o xe
thông qu c c mô hình tính to n đã được đ n giản hó

Từ c c phư ng trình động

lực học l m n n tảng t sẽ thi t lập c c phư ng trình tính to n c c thông số ảnh
hưởng đ n ổn định hi qu y vòng củ xe
Trang 10


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

S u hi thi t lập được c c phư ng trình tính to n t sẽ tính to n đối v i c c
thông số cụ thể củ xe t đ ng x t S u đó sẽ so s nh v i c c chỉ ti u đ nh gi để
iểm nghiệm độ ổn định thông qu c c thông số đó
N u v i c c thông số
phải đề xu t lại c c thông số

t c u củ xe hông đạt được sự n to n, ổn định t
t c u m i, s u đó sẽ tính to n lại từ đầu c c thông số

ổn định v i c c thông số m i n y

Trang 11


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Ch
2.1.

ng 2: C

SỞ L THUY T

Chuyển động qu y vòng củ ô tô hi tính đ n sự bi n dạng củ lốp xe.

2.1.1. Qúa tr nh qu y vòng củ ô tô

Hình 2-1 : Qu trình qu y vòng củ ô tô
Qú trình qu y vòng củ ô tô được chi l m 3 gi i đoạn:
GDI: l gi i đoạn chuẩn bị v o đường qu y vòng v i R  
GDII: l gi i đoạn v o qu y vòng v i b n ính tức thời R = Const
GDIII: l gi i đoạn r

hỏi đường qu y vòng v i R  

2.1.2. Sự qu y vòng củ ô tô hi hông tính đ n bi n dạng lốp xe
2.1.2.1.

Qú tr nh qu y vòng củ ô tô

Trang 12


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Hình 2-2: Mô hình qu y vòng củ ô tô
m: chiều rộng v t b nh xe
l : hoảng c ch giữ 2 cầu xe
R: b n ính qu y vòng tức thời
O: tâm qu y vòng tức thời

 : góc qu y củ hệ thống l i
 n : góc qu y củ b nh xe dẫn hư ng b n ngo i

 t : góc qu y củ b nh xe dẫn hư ng b n trong

Xét mô hình trên ta có:
·
· =  ; COB
· =
AOB =  ; FOB
t
n

tg  =
Trong thực t

l
l
R =

tg
R

hi xe v o góc cu thì t i x đ nh l i r t từ từ v i góc qu y hệ

thống l i r t nhỏ ( n u hông sẽ cu ngặt v m t qu đạo chuyển động điều n y r t
nguy hiểm)
Trang 13


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Nên  bé  tg     R =

l

[2-1]



Đây l công thức tính b n ính qu y vòng tức thời củ xe hi hông tính đ n sự
bi n dạng củ lốp xe
X c định mối qu n hệ củ  n và  t ?
Cotg n 

Cotgt 

R

m

2

[2-2]

m
2

[2-3]

l
R
l

 Cotgn - Cotgt =

m
l

[2-4]

Nhìn v o biểu thức [2-4] t th y , về mặt lý thuy t hi v o cu thì góc qu y
củ 2 b nh xe dẫn hư ng luôn h c nh u, tức l  n   t Nhưng thực t sự ch nh
lệch n y r t nhỏ n n t có thể bỏ qu v xem như  n =  t Vì vậy trong tính to n về
s u t xem như  n =  t .
2.1.2.2.

Các lực tác dụng vào ô tô hi qu y vòng

Khi xe v o qu y vòng t x t c c lực t c dụng l n xe cụ thể l v o trọng tâm
T củ xe Trọng tâm n y c ch cầu trư c một đoạn l

, c ch cầu s u một đoạn l b

Tại tâm T hi qu y vòng thì xu t hiện lực li tâm Plt t c dụng l n xe, có phư ng
chiều như hình vẽ Phân tích Plt th nh 2 th nh phần theo phư ng Ox0 và Oy0 ta
được Px , Py Trong đó lực Px l lực dọc trục xe có xu hư ng l m xe đi t i t
x t đ n Lực Py có xu hư ng l m xe văng r

hông

hỏi đường vì vậy t x t lực Py .

Trang 14


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Hình 2-3: Phân tích lực t c dụng hi qu y vòng
Ta có : Py 

G
. jy
g

[2-5]

Trong đó : j y l gi tốc hư ng tâm
jv l gi tốc ph p tuy n
jt l gi tốc ti p tuy n

Phân tích Hình 2-3 t được: j y  jvCos a  jt Sin a

[2-6]

V i  a l góc hợp bởi lực li tâm v i phư ng ng ng củ xe
Gi tốc ph p tuy n jv  . a' 2

[2-7]

Gi tốc ti p tuy n jt  . a''

[2-8]

Trong đó : ρ = OT chính l b n ính qu n tính
v v.
 v. 
Xét     
 jv   . 

R
l
 l 

2

'
a

Xét  a''   a'  
'

v '  v '
v '  v '
 jt   .
l
l

Mặt h c x t Hình 2-3 ta còn có:
Trang 15


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

b

Sin a 



; Cos a 

R





l
 .

Từ đó t tính được gi tốc hư ng tâm:
v '  v ' b
 v.  l
jy  .
.


.
.

l

 l   .
2



v 2 b '
 .  v   v ' 
l
l

1
 v 2  b.  v'  v ' 
l

[2-9]

Khi đó:
Py 

G
G
. jy 
. v 2  b.  v '  v ' 
g
g.l

[2-10]

T có nhận x t về biểu thức [2-10] như s u:
Lực Py l lực l m xe có xu hư ng văng r

hỏi mặt đường n n hi v o qu y vòng

để xe n to n thì lực Py phải nhỏ Để Py giảm thì:
+ v giảm : tức l giảm tốc độ củ xe hi v o qu y vòng
+  = Const   ' = 0 tức l

hi xe v o qu y vòng thì góc qu y củ hệ thống l i phải

từ từ, chỉ th y đổi nhỏ lúc đó t xem như  = Const ( Người t i x phải bẽ l i một
c ch từ từ hông được bẽ qu g p)
2.1.3. Sự qu y vòng củ ô tô hi tính đ n sự bi n dạng củ lốp xe
2.1.3.1.

Bán ính qu y vòng tức thời

ur
Khi hông có sự bi n dạng củ lốp xe , xe v o cu v i vận tốc V1 hợp v i

phư ng ng ng một góc  l vận tốc củ cầu trư c v cầu s u chuyển động v i vận
uur
tốc V2 như hình
Khi có sự bi n dạng củ lốp xe v i
1 : góc bi n dạng b nh xe cầu trư c
 2 : góc bi n dạng b nh xe cầu s u
uur
ur
Lúc n y phư ng vận tốc V1 bị lệch một góc 1 th nh vận tốc V1' v phư ng vận tốc
uur
uur
V2 bị lệch đi một góc  2 th nh vận tốc V2'

Trang 16


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Hình 2-4: Mô hình qu y vòng hi có sự bi n dạng lốp xe
· A   
· C   ; CO
Ta có: BO
T
T
2
1

V n đề đặt r bây giờ l phải tìm xem Rd = ?
tg 2 

BC
 BC  Rd .tg 2
Rd

tg   1  

AC
 AC  Rd .tg   1 
Rd

l  AC  BC  Rd tg   1   tg 2 

 Rd 

l

tg   1   tg 2

[2-11]

Nhưng vì 1 ;  2 ;  r t b n n:
Rd 

l

  1   2 

[2-12]

Khi đó xảy r 3 trường hợp s u:
TH1: N u 1 =  2 tức l góc bi n dạng b nh xe cầu trư c bằng góc bi n dạng b nh
xe cầu sau.

Trang 17


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

 Rd 

Tức l

l



 R : Qu y vòng đúng

hi qu y vòng hông tính đ n sự bi n dạng h y có tính đ n sự bi n dạng lốp

xe cũng qu y vòng v i một b n ính qu y vòng tức thời (t i x

hông th y đổi góc

quay vành lái)
TH2: N u 1 >  2 tức l góc bi n dạng b nh xe cầu trư c l n h n góc bi n dạng
b nh xe cầu sau.
 Rd  R : Qu y vòng thi u

Tức l

hi qu y vòng có tính đ n sự bi n dạng củ lốp xe t i x phải qu y v nh l i

cho góc quay vành lái  tăng l n so v i hi hông tính đ n sự bi n dạng lốp xe, để
xe có thể qu y vòng đúng v i b n ính qu y vòng tức thời R
TH3: N u 1 <  2 tức l góc bi n dạng b nh xe cầu trư c nhỏ h n góc bi n dạng
b nh xe cầu sau.
 Rd  R : Qu y vòng thừ

Tức l

hi qu y vòng có tính đ n sự bi n dạng củ lốp xe t i x phải qu y v nh l i

cho góc quay vành lái  giảm đi so v i hi hông tính đ n sự bi n dạng lốp xe, để
xe có thể qu y vòng đúng v i b n ính qu y vòng tức thời R
2.1.3.2.

Xét ảnh h ởng bi n dạng củ lốp xe

Phần tr n t nói về 3 TH: Rd  R ; Rd  R ; Rd  R Trong 3 trường hợp n y thì
trường hợp Rd  R không có gì để nói v thực t nó cũng r t ít hi xảy r
 Tr ờng hợp qu y vòng thi u 1 >  2

Trang 18


Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Hình 2-5: Ảnh hưởng củ bi n dạng lốp xe TH qu y vòng thi u

ur
uuur
Trường hợp n y hi xe chuyển động v i vận tốc V dư i ảnh hưởng củ Pgió
do bi n dạng c c b nh xe trư c l n h n bi n dạng c c b nh xe s u n n tức thời cầu
trư c củ xe bị lệch hư ng chuyển động 1 góc 1 , cầu s u củ xe bị lệch hư ng
chuyển động 1 góc  2 .
Dựng c c đường vuông góc như hình t tìm được tâm OT ( tức thời xe qu y
uur
uur
qu nh tâm OT) N n tạo r lực li tâm Plt , phân tích lực li tâm Plt th nh 2 th nh phần
uur uur
Px ; Py :
uur
Th nh phần Px t c dụng theo phư ng dọc trục xe l m xe chuyển động về phí
uur
trư c, th nh phần n y hông qu n trọng Th nh phần Py có xu hư ng l m xe l m xe
uur
uuur
bị lệch hỏi qu đạo chuyển động nhưng lúc n y Py và Pgió cùng phư ng , ngược
chiều, h c điểm đặt vì vậy triệt ti u lẫn nh u tạo r tính ổn định củ xe
K t luận Chính vì lí do tr n m thực t người t thường b m lốp trư c mềm
h n lốp s u V ở xe chúng t đ ng x t cũng b m s o cho p su t c c b nh xe trư c
nhỏ h n p su t c c b nh xe s u
Trang 19


S

K

L

0

0

2

1

5

4