Nghiên cứu thiết kế mô phỏng động lực học và ổn định của ô tô 1 cầu và 2 cầu chủ động

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỖ SĨ HẢI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC
VÀ ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ 1 CẦU VÀ 2 CẦU CHỦ ĐỘNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116

S K C0 0 4 7 3 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỖ SĨ HẢI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC
VÀ ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ 1 CẦU VÀ 2 CẦU CHỦ ĐỘNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116
Hướng dẫn khoa học:
TS. LÂM MAI LONG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Đỗ Sĩ Hải

Giới tính: Nam.

Ngày, tháng, năm sinh: 29/12/1987

Nơi sinh: Hớn Quản – Bình

Phước
Quê quán: Thanh Hóa

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: KP5 - Trảng Dài - Biên Hòa - Đồng Nai
Điện thoại cơ quan:

Điện thoại di động: 0983273074

Fax:

Email:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:

Hệ đào tạo:

Thời gian đào tạo từ …./…. đến ……/ ……

Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 09/2011.

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM.
Ngành học: Công nghệ kỹ thuật Ô tô
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu tính ổn định phanh
đối với loại xe Bus chạy trong thành phố Hồ Chí Minh
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 18/07/2011, Trường Đại
học Công nghiệp Tp. HCM
Người hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Văn Phụng

Trang i


III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

1/2012 đến nay.

Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai

Giảng viên

Trang ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 09 năm 2015.

Đỗ Sĩ Hải

Trang iii


LỜI CẢM TẠ
Trong thời gian học tập và nghiên cứu trong chương trình đào tạo sau đại học
của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, em đã tiếp thu và đúc kết được
nhiều kiến thức bổ ích cho chuyên môn của mình. Với đề tài nghiên cứu dưới hình
thức luận văn thạc sĩ, em đã vận dụng những kiến thức đã được học của mình để
giải quyết một vấn đề thực tế. Đề tài của em là nghiên cứu và giải quyết tính toán
vấn đề động lực học và ổn định ô tô, vì lần đầu tiên tiếp xúc nên em gặp rất nhiều
khó khăn.
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn GVC. TS. Lâm Mai Long
cùng sự hỗ trợ của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp. Cho đến thời điểm này luận văn

của em củng đạt được những kết quả như mong muốn.
Đến đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến:
-

Ban Giám Hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

-

Thầy GVC. TS. Lâm Mai Long - trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
TP.HCM.

-

Quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Động Lực - trường Đại học Sư phạm
Kỹ thuật TP.HCM.

-

Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp.

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ động viên quý
báu của tất cả mọi người. Xin trân trọng cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2015
Học viên thực hiện luận văn

Đỗ Sĩ Hải

Trang iv

TÓM TẮT
Đề tài: ”Nghiên cứu thiết kế mô phỏng động lực học và ổn định của ô tô 1
cầu và 2 cầu chủ động” là đề tài nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phỏng.
Đề tài đã được thực hiện trong thời gian từ tháng 09/2014 đến 09/2015.
Những tính toán và mô phỏng được thực hiện tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
TP. HCM.
Nội dung luận văn đã trình bày một cách đầy đủ và cô đọng lý thuyết bám,
trượt và phân phối công suất; thực hiện tính toán và mô phỏng trên phần mềm
MATLAB/SIMULINK. Kết quả của tính toán và mô phỏng dựa trên thông số đầu
vào là điều kiện thực tế của mặt đường và tình trạng hoạt động của ô tô 1 cầu, 2 cầu
chủ động.
Kết quả của đề tài làm cơ sở cho nghiên cứu và giảng dạy trong ngành công
nghệ ô tô tại Việt Nam.

Trang v


ABSTRACT
“Researching Dynamical Simulation Design and Stabilization of Two-wheel
Drive and Four-wheel Drive” is a theoretical subject combined with simulation.
This research was conducted from Septemper 2014 to Septemper 2015.
Computations and simulations were executed in Ho Chi Minh City University of
Technology and Education.
The Thesis content with theory of traction-skid and power distribution was
presented compactly. Progress computation and simulation were completed with
MATLAB/SIMULINK software. The result of computation and simulation based
on entry parameter was the road surface’s reality condition and operation state of
two-wheel drive and four-wheel drive.
The result of subject sets a foundation for research and education purposes in
Auto Technology.

Trang vi


MỤC LỤC
Trang tựa
Lý lịch khoa học ......................................................................................................... i
Lời cam đoan ............................................................................................................ iii
Lời cảm tạ ................................................................................................................. iv
Tóm tắt .......................................................................................................................v
Mục lục .................................................................................................................... vii
Danh sách các chữ viết tắt ..........................................................................................x
Danh sách các hình ................................................................................................. xiii
Danh sách các bảng ..................................................................................................xv
Chƣơng 1: TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................1
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu ............................................................1
1.2 Mục đích của đề tài ..............................................................................................2
1.3 Đối tượng nghiên cứu và giới hạn của đề tài ........................................................2
1.4 Các phương pháp nghiên cứu............................................................................... 2
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................3
2.1 Đặc tính trượt .......................................................................................................3
2.2 Góc lệch hướng ...................................................................................................6
2.2.1 Góc lệch bên của bánh xe khi chịu lực ngang ...................................................6
2.2.2 Sự lăn của lốp xe dưới tác dụng đồng thời của lực ngang Y và lực vòng X ....8
2.3 Đường đặc tính tốc độ của động cơ ...................................................................10
2.4 Các lực tác dụng lên ô tô ....................................................................................11
2.4.1 Phản lực thẳng góc của mặt đường tác dụng lên bánh xe ...............................12
2.4.2 Lực cản không khí ...........................................................................................12
3.4.3 Lực cản leo dốc ...............................................................................................13
3.4.4 Lực cản quán tính ............................................................................................13

3.4.5 Lực cản lăn ......................................................................................................13
2.5 Động lực học của ô tô .......................................................................................14

Trang vii


2.5.1 Tốc độ cực đại của ô tô ...................................................................................14
2.5.2 Khả năng tăng tốc cực đại của ô tô .................................................................17
2.5.3 Khả năng leo dốc cực đại của ô tô ..................................................................20
2.6 Ổn định ngang và dọc của ô tô ...........................................................................24
2.6.1 Ổn định dọc của ô tô .......................................................................................24
2.6.2 Ổn định ngang của ô tô ...................................................................................27
2.7 Ổn định quay vòng của ô tô ..............................................................................31
2.7.1 Quay vòng lý thuyết ........................................................................................31
2.7.2 Quay vòng thực tế ...........................................................................................32
2.7.3 Ảnh hưởng phân bố lực kéo đến quay vòng ô tô ...........................................36
Chƣơng 3: TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM
MATLAB/SIMULINK ..........................................................................................46
3.1 Giới thiệu về Matlab .........................................................................................46
3.2 Thông số kỹ thuật của xe chọn để tính toán và mô phỏng .................................46
3.3 Tốc độ cực đại của ô tô ......................................................................................47
3.4 Khả năng tăng tốc cực đại của ô tô ....................................................................48
3.4.1 Khả năng tăng tốc cực đại của ô tô khi bỏ qua trượt ......................................48
3.4.2 Khả năng tăng tốc cực đại của ô tô chạy cầu sau chủ động ............................48
3.4.3 Khả năng tăng tốc cực đại của ô tô chạy hai cầu chủ động ............................50
3.4.4 Nhận xét ..........................................................................................................50
3.5 Khả năng leo dốc cực đại của ô tô .....................................................................51
3.5.1 Khả năng leo dốc cực đại của ô tô khi bỏ qua trượt ........................................51
3.5.2 Khả năng leo dốc cực đại của ô tô chạy cầu sau chủ động .............................51
3.5.3 Khả năng leo dốc cực đại của ô tô chạy hai cầu chủ động .............................52

3.5.4 Nhận xét ..........................................................................................................52
3.6 Góc lật khi ô tô lên dốc ......................................................................................53
3.6 Góc trượt khi ô tô lên dốc ..................................................................................53
3.6.1 Góc trượt khi ô tô lên dốc bằng cầu sau chủ động ..........................................53
3.6.2 Góc trượt khi ô tô lên dốc bằng hai cầu chủ động ..........................................54

Trang viii


3.6.3 Nhận xét ..........................................................................................................54
3.7 Giới hạn lật đổ khi ô tô chuyển động trên đường nghiêng ngang ......................54
3.7.1 Góc giới hạn lật khi ô tô chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang .......54
3.7.2 Vận tốc nguy hiểm khi ô tô chuyển động quay vòng trên đường nghiêng .....54
3.8 Góc lệch hướng khi ô tô quay vòng ...................................................................55
3.9 Ô tô quay vòng bằng cầu trước chủ động ..........................................................56
3.10 Ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động ...........................................................58
3.11 Ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động ............................................................60
Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................63
4.1 Kết luận ..............................................................................................................63
4.2 Kiến nghị và hướng phát triển đề tài ..................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................64

Trang ix


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
M T SỐ
Ký hiệu

HIỆU

Tên gọi

Đơn vị
tính

R

Hệ số bám tổng hợp của bánh xe và mặt đường

x

Hệ số bám dọc của bánh xe và mặt đường

y

Hệ số bám ngang của bánh xe và mặt đường

R

Độ trượt tổng hợp của bánh xe và mặt đường

x

Độ trượt dọc của bánh xe và mặt đường

y

Độ trượt ngang của bánh xe và mặt đường



Góc lệch hướng của bánh xe chịu lực ngang

Y

Lực ngang tác dụng lên bánh xe

N

Y1

Lực ngang tác dụng lên bánh xe cầu trước

N

Y2

Lực ngang tác dụng lên bánh xe cầu sau

N

CY

Độ cứng ngang của bánh xe

N/m

CY 1

Độ cứng ngang của bánh xe cầu trước

N/m

CY 2

Độ cứng ngang của bánh xe cầu sau

N/m

Fk

Lực kéo tiếp tuyến của xe

N

Fk1

Lực kéo tiếp tuyến của bánh xe cầu trước

N

Fk 2

Lực kéo tiếp tuyến của bánh xe cầu sau

N

Ymax

Giới hạn bám ngang của bánh xe

N

Y1max

Giới hạn bám ngang của bánh xe cầu trước

N

Y2 max

Giới hạn bám ngang của bánh xe cầu sau

N

Phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe

N

Z

Trang x


Z1

Phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước

N

Z2

Phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu sau

N

Ne

Công suất của động cơ ở thời điểm bất kỳ

kW

Công suất cực đại của động cơ

kW

nN

Số vòng quay trục khủy ứng với công suất cực đại

v/p

ne

Số vòng quay của trục khủy ở thời điểm bất kỳ

v/p

Me

Mômen xoắn của động cơ ở thời điểm bất kỳ

Nm

M eM

Mômen xoắn cực đại của động cơ

Nm

M eP

Mômen của động cơ ứng với công suất cực đại

Nm

Fw

Lực cản gió

N

Fi

Lực cản leo dốc

N

Fj

Lực cản quán tính

N

Ff

Lực cản lăn

N

a

Khoảng cách từ cầu trước đến trọng tâm của xe

m

b

Khoảng cách từ cầu sau đến trọng tâm của xe

m

hg

Độ cao trọng tâm của xe

m

hg

Độ cao lực cản không khí

m

L

Khoảng cách từ cầu trước tới cầu sau

m

r

Bán kính làm việc của bánh xe

m

f

Hệ số cản lăn



Góc leo dốc

K

Hệ số cản không khí

S

Diện tích cản không khí

m2

v

Vận tốc chuyển động của xe

m/s

m

Khối lượng xe

kg

g

Gia tốc trọng trường

N max

rad

Ns 2 / m4

m / s2

Trang xi

L0

Chiều dài lớn nhất của ô tô

m

B0

Chiều rộng lớn nhất của ô tô

m

H0

Chiều cao lớn nhất của ô tô

m

j

Hệ số ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay

j

Gia tốc chuyển động của ô tô

m / s2

jmax

Gia tốc chuyển động cực đại của ô tô

m / s2

ih

Tỉ số truyền của hộp số

i01

Tỉ số truyền của vi sai cầu trước

i02

Tỉ số truyền của vi sai cầu sau

itln

Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực ở tay số lớn nhất

itlI

0

Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực ở tay số nhỏ nhất

tl

Hiệu suất truyền lực

r0

Bán kính thiết kế của bánh xe



Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp

rl

Bán kính lăn của bánh xe

F

Hệ số thay đổi bán kính lăn

imax

Độ dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua

R

m

m

Bán kính quay vòng

m/N

m

Trang xii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Sơ đồ khối Simulink mô tả đặc tính bánh xe theo Burckhardt.

5

Hình 2.2: Đồ thị thể hiện mối quan hệ bám trượt của bánh xe máy kéo Yanmar
3000 trên đường nhựa.

5

Hình 2.3: Sự lăn của bánh xe đàn hồi khi chịu lực ngang.

6

Hình 2.4: Góc lệc hướng của bánh xe khi chịu lực ngang tác dụng.

7

Hình 2.5: Đặc tính hướng của lốp radial.

9

Hình 2.6: Đặc tính hướng của lốp diagonal

9

Hình 2.7: Sơ đồ lực tổng quát tác dụng lên ô tô.

11

Hình 2.8: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi tăng tốc bằng cầu sau chủ động.

18

Hình 2.9: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi tăng tốc bằng hai cầu chủ động.

19

Hình 2.10: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi leo dốc bằng cầu sau chủ động.

21

Hình 2.11: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi leo dốc bằng hai cầu chủ động.

23

Hình 2.12: Ô tô chuyển động trên đường nghiêng ngang.

27

Hình 2.13: Quay vòng lý thuyết.

31

Hình 2.14: Quay vòng thực tế.

32

Hình 2.15: Quay vòng trung tính.

33

Hình 2.20: Lực ngang Y tác động làm xuất hiện α1 = α2.

33

Hình 2.16: Quay vòng thiếu.

34

Hình 2.17: Lực ngang Y tác động làm xuất hiện α1 > α2.

35

Hình 2.18: Quay vòng thừa.

35

Hình 2.19: Lực ngang Y tác động làm xuất hiện α1 < α2.

36

Hình 2.20: Lực ly tâm tác dụng khi ô tô quay vòng.

36

Hình 2.21: Ô tô quay vòng bằng cầu trước chủ động.

38

Hình 2.22: Ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

41

Hình 2.23: Ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động.

43

Trang xiii


Hình 3.1: Đồ thị khả năng bám trượt khi ô tô khi chuyển động thẳng.

49

Hình 3.2: Đồ thị khả năng tăng tốc cực đại phụ thuộc hệ số bám dọc.

51

Hình 3.3: Đồ thị khả năng leo dốc cực đại phụ thuộc hệ số bám dọc.

53

Hình 3.4: Đồ thị mô tả mối quan hệ vận tốc lật đổ và góc nghiêng của mặt
đường.

55

Hình 3.5: Sơ đồ khối Simulink mô tả đặc tính góc lệch hướng của bánh xe khi
quay vòng.

56

Hình 3.6: Đồ thị thể hiện góc lệch hướng của bánh xe cầu trước và cầu sau phụ
thuộc tốc độ quay vòng.

56

Hình 3.7: Sơ đồ khối Simulink mô tả lực ngang và giới hạn bám ngang của các
bánh xe khi ô tô quay vòng bằng cầu trước chủ động.

57

Hình 3.8: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe trước khi
ô tô quay vòng bằng cầu trước chủ động.

57

Hình 3.9: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe sau khi ô
tô quay vòng bằng cầu trước chủ động.

58

Hình 3.10: Sơ đồ khối Simulink mô tả lực ngang và giới hạn bám ngang của các
bánh xe khi ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

59

Hình 3.11: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe trước
khi ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

59

Hình 3.12: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe sau khi
ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

60

Hình 3.13: Sơ đồ khối Simulink mô tả lực ngang và giới hạn bám ngang của các
bánh xe khi ô tô quay vòng bằng cầu sau chủ động.

61

Hình 3.14: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe trước
khi ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động.

61

Hình 3.15: Đồ thị thể hiện lực ngang và giới hạn bám ngang của bánh xe sau khi
ô tô quay vòng bằng hai cầu chủ động.

Trang xiv

62


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1: Các hệ số thực nghiệm theo mô hình Burckhardt của máy kéo
Yanmar 3000 sử dụng bánh hơi.

4

Bảng 2.2: Giá trị trung bình của hệ số cản không khí K, diện tích cản chính
diện S và nhân tố cản không khí W đối với các loại ô tô.

12

Bảng 2.3: Giá trị của f 0 cho một số loại đường.

14

Bảng 2.4: Hiệu suất truyền lực của ô tô máy kéo.

15

Trang xv

Chƣơng 1

TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Thế kỉ 21 đã chứng kiến những bước phát triển kinh ngạc của ô tô và các loại
phương tiện vận chuyển khác nhau. Ngày nay, ô tô đã là một phương tiện phổ biến
hơn cả bất kì phương tiện nào khác, từ những chiếc xe gia đình có công suất từ vài
chục mã lực đến những chiếc xe thể thao có công suất lên tới hàng nghìn mã lực. Ô
tô ngày nay không những mạnh mẽ mà còn đầy đủ tiện nghi đáp ứng tất cả các nhu
cầu của con người. Mặc dù đã xuất hiện những chiếc xe chạy bằng điện hay các
dạng năng lượng xanh như năng lượng mặt trời, nhưng ô tô sử dụng nhiên liệu hóa
thạch như xăng, dầu .. vẫn phổ biến hơn cả. Động lực chính trên các xe ô tô hiện
nay vẫn là động cơ đốt trong loại pittông.
Trên thế giới hiện nay nói chung và đất nước ta nói riêng, việc điều khiển một
chiếc ô tô lưu thông trên đường không có gì khó. Tuy nhiên, để có một chiếc xe ô
tô hoạt động tốt thì người ta phải nghiên cứu, đánh giá đến các yếu tố: Tốc độ đạt
cực đại, khả năng leo dốc cực đại, khả năng tăng tốc cực đại, tính ổn định của xe
với các loại trạng thái hoạt động ứng với các loại địa hình khác nhau, phân bố tải
trọng phù hợp trên các cầu….. hiện nay ở Việt Nam v ẫ n chưa có nhiều bãi thử
xe nên việc kiểm tra, đánh giá ô tô trên phần mềm mô phỏng là rất hữu ích đó
cũng là lí do em chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế mô phỏng động lực học và ổn
định của ô tô 1 cầu và 2 cầu chủ động”.
Hiện nay ở nước ta có rất nhiều đề tài nghiên cứu về động lực học và ổn định
nhưng để làm nổi bật sự ảnh hưởng của xe chạy hai cầu chủ động so với xe chạy
một cầu chủ động thì chưa có.
Ở nước ngoài ngành công nghiệp ô tô đã phát triển từ rất lâu, các hãng sản xuất
hoặc một số công ty đã xây dựng rất nhiều khu thử xe thật còn nghiên cứu chạy mô
phỏng chạy trên phần mềm thì dường như hãng nào cũng có nhưng chưa công bố

rộng rãi ra bên ngoài.

Trang 1


1.2. Mục tiêu của đề tài
Trên cơ sở lý thuyết về bám trượt, phân phối công suất thực hiện tính toán
bằng mô phỏng một số bài toán về động lực học và ổn định để làm nổi bật tính năng
của xe chạy hai cầu so với xe chạy một cầu chủ động.
1.3. Đối tƣợng nghiên cứu và giới hạn của đề tài
Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên chỉ nghiên cứu lý thuyết và phân tích
động lực học, ổn định ngang và dọc, các trạng thái quay vòng trên xe cầu sau chủ
động và hai cầu chủ động trong những điều kiện cụ thể.
1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích lý luận, tham khảo tài liệu.
- Tính toán bằng mô phỏng MATLAB/SIMULINK.
1.5.

nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Đề tài đã sử dụng mô hình Burckhardt để xác định hệ số bám tạo tiền đề cho

việc xác định các thông số động lực học và ổn định của ô tô.
- Kết quả của đề tài có thể được ứng dụng trong việc nghiên cứu và giảng dạy.

Trang 2


Chƣơng 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Đặc tính trƣợt
Theo mô hình Burckhardt, quan hệ giữa hệ số bám dọc (  x ) và hệ số bám
ngang (  y ) với độ trượt của bánh xe được xác định theo hệ số bám tổng hợp và độ
trượt tổng hợp của hai phương dọc và ngang. Dựa trên quan điểm Kamm về tính
chất bám – trượt khi xuất hiện góc lệch bên (Grecenko, 1993), quan hệ giữa hệ số
bám tổng hợp (  R ) và độ trượt theo phương tổng hợp (  R ) có thể biểu diễn theo
công thức:
R  C1.(1  eC . )  C3. R

(2.1)

Với:  R   x2   y2

(2.2)

2

R

Trong đó  x ,  y ,  R lần lượt là độ trượt dọc, độ trượt ngang và độ trượt
tổng hợp của xe:
- Bánh xe chủ động:
2
2
 RR   xR2   yR
 (1   xR )2 tg R2   xR

(2.3)

- Bánh xe bị động:

2
2
 RF   xF2   yF
 (1   xF )2 tg F2   xF

(2.4)

Trong đó: C1, C2 và C3 là các hệ số thực nghiệm.
- C1 là giá trị lớn nhất của đường cong bám. C1 phụ thuộc vào tính chất và
điều kiện mặt đường, tải trọng pháp tuyến và kết cấu mấu bám của bánh xe.
- C2 đặc trưng cho hình dáng của đường cong bám, chủ yếu là độ dốc của
nhánh tuyến tính. C2 phụ thuộc đáng kể vào loại nền đường và độ trượt của bánh
xe.

Trang 3


- C3 xác định sự sai khác giữa giá trị lớn nhất của đường cong bám với giá trị
hệ số bám khi trượt hoàn toàn (  R =1).
Theo Bảng 2, [3] ta có:
Bảng 2.1: Các hệ số thực nghiệm theo mô hình Burckhardt của máy kéo Yanmar
3000 sử dụng bánh hơi.
C1

C2

C3

Đường nhựa

0,84

23

0,12

Đường đất

0,79

12

0,15

Mặt ruộng gốc rạ

0,76

9

0,18

Loại đường

Hệ số bám dọc và hệ số bám ngang khi đó được tính theo công thức:
x  R


x
và  y   R y

R
R

(2.5)

Các công thức (2.1) và (2.2) thỏa mãn trong toàn vùng (0   x ;  y  1) , do đó
các hệ số C1, C2 và C3 có thể xác định dễ dàng trong trường hợp  y  0 . Có nghĩa
chỉ cần tổ chức thí nghiệm kéo bám để xác định độ trượt của bánh xe theo phương
dọc.
Khi đó   0 nên  y  0 và  y  0 , do đó  R   x và R   x .
Từ các phương trình thực nghiệm trên ta sử dụng MATLAB/SIMULINK để
mô tả đặc tính bám trượt của bánh xe với hai thông số đầu vào là độ trượt dọc  x và
góc lệch hướng  .

Trang 4


S

K

L

0

0

2

1

5

4