CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO mức độ AN TOÀN của XE KHÁCH 2 TẦNG KHI đi vào ĐƯỜNG VÒNG

Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

M CăL C
DANHăM CăHỊNHă NH ..................................................................................... 4
DANHăM CăB NG.............................................................................................. 6
Ch

ngă1 ăăT NGăQUANăV ăĐ ăTÀI ............................................................... 7

1.1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 7
1.2. T ng qu n

t qu nghi n c u trong v ngo i nư c .................................. 7

1.3. Mục đích c

đề tài.................................................................................... 9

1.4. Đối tượng và ph m vi nghiên c u .............................................................. 9
1.5. Tính c p thi t c
1.6.

ngh

đề t i ............................................................................ 9

ho học c

1.7. Gi i h n c

đề t i .....................................................................10

đề t i ...................................................................................10

1.8. Phư ng ph p nghi n c u .........................................................................10
Ch

ngă2 ăăC ăS ăLụăTHUY T .......................................................................12

2.1. Chuyển động quay vòng c

ô tô hi tính đ n sự bi n d ng c a lốp xe. ....12

2.1.1. Qú trình qu y vòng c

ô tô: ............................................................12

2.1.2. Sự qu y vòng c

ô tô hi hông tính đ n bi n d ng lốp xe: ..............12

2.1.3. Sự qu y vòng c

ô tô hi tính đ n sự bi n d ng c

2.2.

lốp xe: ..............16

nh hư ng c a k t c u ô tô khi quay vòng ...............................................20

2.2.1. Phư ng trình động học c

xe hi qu y vòng: ....................................20

2.2.2. Phư ng trình động lực học c

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 c 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 c

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.

nh hư ng c a gió bên khi quay vòng......................................................43
Trang 1


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

2.4.1. Mô t sự nh hư ng c
2.4.2. Sự nh y c m c

gió hi qu y vòng: .......................................43

ô tô hi có gió b n: .................................................44

n định t nh tr n mặt phẳng nghiêng ........................................................47

2.5.

2.5.1. Theo điều iện lật đ ..........................................................................48
2.5.2. Theo điều iện trượt ng ng ................................................................48
2.6. Ô tô qu y vòng tr n đư ng nghi ng ng ng β ............................................49
2.6.1. Trư ng hợp mặt đư ng nghi ng v o trục tâm qu y vòng ...................49
2.6.2. Trư ng hợp mặt đư ng nghi ng r ngo i tâm qu y vòng ...................51
Ch

ngă3 ăKH OăSỄTăTRểNăDọNGăXEăHUYNDAIăUNIVERSEă- K43 ......53

3.1

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

3.1.1. Gi i thiệu chung ................................................................................53
3.1.2. Thông số ỹ thuật c

xe....................................................................54

3.1.3. Đặc tính ỹ thuật c

xe .....................................................................57

3.2

Tính toán các thông số đặc tính quay vòng c a 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 đư ng đặc tính tốc độ c a 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
nh hư ng c a lực gió bên: ......................................................................67

3.4
3.4.1

Gí trị c

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

3.4.2

Kho ng 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 n định t nh SSF v hối
lượng m c xe ...................................................................................................68
3.5.1

X c định chiều c o trọng tâm c

3.5.2

Xây dựng h m số mối qu n hệ giữ SSF v

3.6

ô tô ...............................................68
hối lượng m c

xe ......69

Xây dựng đ thị mối quan hệ giữa hệ số SSF và vận tốc gi i h n lật đ
.................................................................................................................72
Trang 2


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Ch ngă4 ăĐ ăXU TăVÀăTệNHăTOỄNăTĔNGăTệNHăANăTOÀN T IăƯUă
C AăỌTỌ ............................................................................................................74
4.1. Kho ng 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 c a 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 đư ng đặc tính tốc độ c a 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.

nh hư ng c a lực gió bên: ......................................................................80

4.4.1. Gí trị c

lực gió b n N t c dụng v o xe l : ......................................80

4.4.2. Kho ng c ch tâm p lực gió b n đ n trọng tâm xe e : .........................80
4.5. Gi m chiều c o trọng tâm xe ....................................................................81
Ch

ngă5 ăK TăLU NăVÀăKI NăNGH ...........................................................83

5.1

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

5.2

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

Trang 3


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

DANH M C HÌNH NH
Hình 2-1 : Qu trình qu y vòng c

ô tô

Hình 2-2: Mô hình qu y vòng c

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 d ng lốp xe
Hình 2-5: nh hư ng c

bi n d ng lốp xe TH qu y vòng thi u

Hình 2-6: nh hư ng c

bi n d ng lốp xe TH qu y vòng thừ

Hình 2-7: Mô hình x c định qu đ o tâm xe v vận tốc xe
Hình 2-8: Mô hình x c định gi tốc hư ng tâm c
Hình 2-9: Mô hình động lực học c

xe

xe hi qu y vòng

Hình 2-10: Mô hình một v t b nh xe
Hình 2-11: Sự th y đ i 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: Đ thị đặc tính tốc độ h m truyền vận tốc góc qu y thân xe
Hình 2-14: Đ thị đặc tính tốc độ h m truyền góc lệch hư ng chuyển động
Hình 2-15: Đ 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: Đ thị đặc tính qu y vòng c
Hình 2-18: S đ

nh hư ng c

Hình 2-19: nh hư ng c

ôtô

góc lệch cầu xe v góc qu y trụ đ ng

gió hi qu y vòng

Hình 2-20: Qui luật t c dụng c

gió b n

Hình 2-21: Qũi đ o chuyển động c

ô tô hi có gió b n

Hình 2-22: Mô hình tính toán góc bù vành lái
Hình 2-23: Qu n hệ c

c c ích thư c mô hình

Hình 2-24: s đ lực v momen t c dụng l n ô tô
Hình 2-25: S đ lực t c dụng hi xe qu y vòng
Hình 2-26: S đ lực t c dụng l n xe hi qu y vòng
Hình 3-1: Hình d ng t ng qu t b n ngo i xe h i tầng Huynd i universe - k43
Hình 3-2: Hình nh b n trong xe h ch h i tầng Huynd i universe - k43
Hình 3-3: Hình nh ho ng ch
Hình 3-4: Đ thị công su t c

h nh lý xe h i tầng Huynd i universe - k43
động c
Trang 4


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Hình 3-5: Đ thị mô men xoắn động c
Hình 3-6: Đ thị mô men xoắn t i b nh xe ch động theo từng t y số
Hình 3-7: Đ thị lực

o ti p tuy n

Hình 3-8: Đ thị cân bằng lực

t i b nh xe ch động theo từng t y số

o ti p tuy n

t i b nh xe ch động

Hình 3-9: Đ thị đặc tính tốc độ h m truyền góc qu y thân xe c

xe Huynd i

Universe - K43
Hình 3-10: Đ thị đặc tính tốc độ h m truyền góc lệch hư ng chuyển động c

xe

Huyndai Universe - K43
Hình 3-11: Đ thị đặc tính tốc độ h m truyền gi tốc hư ng tâm c

xe Huynd i

Universe - K43
Hình 3-12: Đ thị đặc tính tốc độ h m truyền mômen qu y v nh l i c

xe Huynd i

Universe - K43
Hình 3-13: Đ thị x c định hệ số n định t nh c a xe ô tô
Hình 3-15: Đ thị phư ng trình qu n hệ giữa SSF và khối lượng xe m
H nhă3-16 : Đ thị mối quan hệ giữa hệ số SFF và vận tốc gi i h n lật đ
Hình 4-1: Đ thị h m truyền vận tốc góc qu y thân xe v i thông số đề xu t
Hình 4-2: Đ thị h m truyền góc lệch hư ng chuyển động v i thông số đề xu t

Hình 4-3: Đ thị h m truyền gi tốc hư ng tâm v i thông số đề xu t
Hình 4-4: Đ thị h m truyền mômen qu y v nh l i v i thông số đề xu t

Trang 5


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

DANH M C B NG
B ngă3-1: B ng thông số ỹ thuật xe Huynd i universe - k43
B ngă3-2: B ng tỷ số truyền t i c c t y số xe Huyndai universe - k43
B ngă3-3: Thông số trọng tâm, hối lượng, độ c ng b nh xe hi xe đầy t i
B ngă3-4: B ng gi trị góc lệch hư ng chuyển động
B ng 3-5: Khối lượng, chiều c o trọng tâm c
B ngă3-6 :B ng thông số tọ độ trọng tâm c

v góc xo y trụ đ ng

c c phần tử tr n xe
xe

B ngă3-7 :B ng thông số hối lượng v hệ số SSF
B ngă4-1: B ng gi trị góc lệch hư ng chuyển động

v góc xo y trụ đ ng

khi

đề xu t th y đ i
B ngă4-2: B ng hối lượng, chiều c o trọng tâm, mô men lật c c phần tử c

xe hi

điều chỉnh

Trang 6


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Ch
1.1.

ng 1: T NGăQUAN V Đ TÀI
LỦădoăch năđềătài
Chỉ s u v i năm đ ng lo t xu t hiện, xe h ch giư ng nằm đã t o n n hiện

tượng đột bi n trong vận t i h ch li n tỉnh đư ng bộ, nh nh chóng so n ngôi, dần
th y th cho những dòng xe h ch gh ng i đ i cũ
Ông Thượng Th nh H i, Phó Gi m đốc B n xe Miền Đông cho h y, hiện
trong số 2 790 đầu xe c

c c do nh nghiệp, nh xe ho t động trong b n xe n y, thì

xe giư ng nằm đã chi m chừng 1 198 chi c Tuy chỉ chi m 43% về số đầu xe,
nhưng xe giư ng nằm đã chi m ưu th v i tỉ lệ 55% trong t ng 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 t i, nh xe

đây đầu tư xe giư ng nằm

Hiện n y c c lo i xe h ch giư ng nằm đ ng lưu h nh trong nư c có ngu n
gốc nhập hẩu từ nư c ngo i hoặc do c c li n do nh s n xu t ô tô trong nư c để
đ p

ng c c tuy n xe

MOBIHOME

HB

h nh đư ng d i v i dòng xe giư ng nằm THACO-

120SLS,

THACO

HYUNDAI MOBIHOME

120SSL,

HYUNDAI UNIVERSE-K43…
Do s n phẩm được lắp r p t i Việt n m n n sử dụng hung gầm Aero Express
v c i ti n một số chi ti t t o r s n phẩm n n vẫn còn một số v n đề cần gi i quy t
như: về mặt hí động học, độ m dịu, tính n định c

xe v i c c lo i tr ng th i

ho t động ng v i c c lo i đị hình h c nh u, phân bố t i trọng phù hợp tr n c c
cầu… do vậy, việc nghi n c u tính n định c

xe h ch giư ng nằm h i tầng lo i

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 c i ti n nhằm nâng c o m c độ n định hi xe ho t động tr n đư ng
Để gi i quy t v n đề n u tr n dư i sự hư ng dẫn c

PGS TS Nguyễn Văn

Phụng m học vi n chọn đề t i: “C c biện ph p nâng c o m c độ an toàn c

xe

h ch 2 tầng hi xe đi v o đư ng vòng”.
1.2.

T ngăqu nă

tăqu ănghi năc uătrongăvàăngoàiăn

c.

nư c ngo i c c công trình nghi n c u về lo i xe h ch giư ng nằm đã có
nhiều do nhu cầu sử dụng rộng r i v th i gi n sử dụng đã h ng chục năm, lo i 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 nh c, ỹ thuật vi n hoặc c c đo n du lịch Ngo i r

Châu âu
Trang 7

Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

c c lo i xe n y còn được tr ng bị tốt cũng như sự tho i m i c
nhưng như trong chính một căn nh
-

h nh h ch tr n ô tô

Một đề t i nghi n c u 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” c

t c gi C o Lợi, B ng Thắng Minh, Vi n Cư ng. Bài báo

dự tr n phân tích c c vị trí con ngư i ti p xúc v i rung động to n c thể
vị trí nằm nghi ng tr n xe h ch giư ng nằm.
-

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

t c gi Özgür

xe được tính toán

t qu lý thuy t,

t qu

được trình b y dư i d ng đ thị v h m số.
Trong nư c đã có một số đề t i nghi n c u về c c lo i xe bus, xe h ch một
tầng, h i tầng như:
-

Luận văn th c s : “nghi n c u tính n định hi qu y vòng đối v i lo i xe bus
h i tầng sử dụng

TP HCM v c c tỉnh” c

t c gi Trần Ngọc Dũng Trong

luận văn t c gi đã tính to n c c thông số qu y vòng c

xe, điều iện đ m

b o n to n hi qu y vòng đối v i lo i xe BHT 89
-

Luận văn th c s : “nghi n c u việc sử dụng l bview để mô phỏng 3D n định
chuyển động c

ô tô” c

t c gi L Minh Đ o Trong luận văn n y chỉ đề

cập đ n n định c

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 tr ng th i ho t động

tr n đư ng
-

Nghi n c u tính to n n định c

ô tô hi qu y vòng p dụng tr n xe Bus

SAMCO-BG4W
-

Luận văn th c s : “nghi n c u đ nh gi độ m dịu c

ô tô h ch 29 chỗ ng i

s n su t t i việt n m” c

t c gi Bùi Quốc V nh Trong luận văn n y t c gi

h o s t độ m dịu c

xe Hyund i country s n xu t t i việt n m, mô hình

tính to n d o động ½ xe theo phư ng dọc v phư ng ng ng ng v i m p mô
bi n d ng đư ng quốc lộ

-

Luận văn th c s : “nghi n c u động học, động lực học v
điều iện việt n m” c

n định ô tô trong

t c gi Nguyễn Cẩm Th ch Nội dung c

l nghi n c u động học v động lực học qu y vòng c

xe, c

luận văn
xe hi lưu
Trang 8


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

thông trong dòng xe, đ nh gi tính năng n định gi o động c

xe đối v i

lo i xe MAZ-500A
1.3.

M căđíchăc

ăđềătài

Vận dụng những i n th c, lí thuy t về n định để nghi n c u v tính to n sự
n định đối v i dòng xe h ch giư ng nằm 2 tầng Huyndai Universe-k43 Từ đó rút
r được những v n đề hiện t i đối v i nh ng chi c xe đã xu t xư ng v đ ng ho t
động tr n đư ng, song song v i những v n đề đó l đề xu t r những ý i n để có
thể đ m b o được sự n to n, n định c

xe hi ho t động tr n đư ng đặc biệt l

hi v o cu , đư ng vòng h y l

hi có gió t c dụng v o Đ ng th i phân tích các

nh hư ng đ n sự n định c

c c tr ng thái đi v o đư ng vòng Đư r một số

biện ph p nâng c o m c độ n to n cho lo i xe n y để đ m b o n to n hi chuyển
động
1.4.

Đ iăt

ngăvàăph măviănghi năc uă

Đối tượng: Lo i xe h ch 2 tầng giư ng nằm Huyndai Universe k43.
Ph m vi nghi n c u: trong qu trình chuyển động, ô tô thực ch t l một c hệ
ph c t p chuyển động tr n đư ng v i nhiều tr ng th i m t n định h c nh u, nhiều
đị hình đư ng x
tính n định c

h c nh u Vì vậy hi nghi n c u chỉ tính to n c c thông số về
xe hi xe đi v o đư ng vòng, đư r c c thông số tối ưu v mô

phỏng bằng phần mềm hiện có
X t t ng qu t qu trình chuyển động c

ô tô hi đi v o đư ng vòng, không có

biểu thị c c hệ thống bố trí tr n xe
Kh o nghiệm ô tô theo tính ch t ri ng phần, hông ể đ n nh hư ng c

c c

hệ thống h c hi nghi n c u c c tr ng th i chuyển động
1.5.

Tínhăc păthi tăc

ăđềătài.

Tính từ th ng 1/2013 đ n n y, c nư c đã x y r 22 vụ t i n n gi o thông th m
hốc li n qu n đ n xe h ch giư ng nằm Chính vì vậy sự chuyển động c
tr n đư ng ph i có tính n định c o, đặc biệt l

ô tô

hi xe đi v o đư ng vòng, cong dốc

Một trong những nguy n nhân hông nhỏ dẫn đ n những t i n n gi o thông th m

hốc l do ngư i l i xe điều hiển xe không iểm so t hi đ ng điều hiển xe v
gây t i n n Vì vậy việc h o s t đư r một số biện ph p nâng c o m c định n c

Trang 9


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

xe giư ng nằm 2 tầng l r t qu n trọng Nhằm đ p ng nhu cầu thực t hiện n y t i
Việt N m, v đ m b o n to n cho h nh h ch
Đ ng trư c những v n đề b c xúc c

xã hội về t i n n gi o thông c

xe

khách giư ng nằm 2 tầng trong th i gi n vừ qu . Việc lự chọn đề t i “C c biện
ph p nâng c o m c độ n định c
đư ng vòng” l nguyện vọng c

xe h ch giư ng nằm 2 tầng hi xe đi v o

học vi n muốn đóng góp một phần công s c nhỏ

nhoi nhằm gi m thiểu v n đề t i n n gi o thông đ ng nh c nhối
1.6.

ụăngh ă ho ăh căc
Nghi n c u c

nư c t

ăđềătài.

đề t i hi th nh công sẽ t o điều iện h o s t, iểm tr dể

d ng c c thông số ng v i c c tr ng th i chuyển động c

lo i xe n y, từ đó sẽ giúp

ngư i vận h nh bi t được những lưu ý hi vận h nh xe cũng như giúp cho c c nh
ch t o nâng c o tính hợp lý

tc uc

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

hó s n phẩm xe h nh h i tầng giư ng nằm c
h nh

mình phù hợp v i điều iện vận

việt n m Điều n y giúp h n ch những r i ro đ ng ti c có thể x y r cho c

ngư i v phư ng tiện .
1.7.

Gi iăh năc

ăđềătài.

Việc h o s t tính n định c

xe trong thực t l r t hó hăn do xe l một c

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

hông nh hư ng nhiều cho lắm,

tuy nhi n sự đ n gi n hó vẫn nằm trong gi i h n cho ph p
1.8.

Ph

ngăphápănghi năc u.

Phân tích c c y u tố nh hư ng đ n một chi c xe hi v o qu y vòng h y hi đi
tr n đư ng trong thực t , b o g m y u tố ch qu n v y u tố h c qu n
Phân tích c c y u tố động học c

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 gi n hó

Từ c c phư ng trình động

lực học l m n n t ng t sẽ thi t lập c c phư ng trình tính to n c c thông số nh
hư ng đ n n định hi qu y vòng c

xe
Trang 10


Đ i Học Sư Ph m 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 c

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 n định thông qu c c thông số đó
N u v i c c thông số
ph i đề xu t l i c c thông số

tc uc

xe hông đ t được sự n to n, n định t

t c u m i, s u đó sẽ tính to n l i từ đầu c c thông số

n định v i c c thông số m i n y

Trang 11

Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Ch

ng 2:ăăC ăS ăLụăTHUY T

2.1.

Chuy năđ ngăqu yăvòngăc

2.1.1. Qúa tr nhăqu yăvòngăc

ăôătôă hiătínhăđ năsựăbi năd ngăc

ăôătô

Hình 2-1 : Qu trình qu y vòng c
Qú trình qu y vòng c

ăl păxe.

ô tô

ô tô được chi l m 3 gi i đo n:

GDI: l gi i đo n chuẩn bị v o đư ng qu y vòng v i R  
GDII: l gi i đo n v o qu y vòng v i b n ính t c th i R = Const
GDIII: l gi i đo n r
2.1.2. Sựăqu yăvòngăc
2.1.2.1.

hỏi đư ng qu y vòng v i R  
ăôătôă hiă hôngătínhăđ năbi năd ngăl păxe

Qú ătr nhăqu yăvòngăc

ăôătô

Trang 12


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Hình 2-2: Mô hình qu y vòng c

ô tô

m: chiều rộng v t b nh xe
l : ho ng c ch giữ 2 cầu xe
R: b n ính qu y vòng t c th i
O: tâm qu y vòng t c th i

 : góc qu y c

hệ thống l i

 n : góc qu y c

b nh xe dẫn hư ng b n ngo i

 t : góc qu y c

b nh xe dẫn hư ng b n trong

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

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 đ o chuyển động điều n y r t
nguy hiểm)
Trang 13


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Nên  bé  tg     R =

l

[2-1]



Đây l công th c tính b n ính qu y vòng t c th i c
bi n d ng c

xe hi hông tính đ n sự

lốp xe

X c định mối qu n hệ c
Cotg n 

Cotgt 

R

 n và  t ?

m
2

[2-2]

m

2

[2-3]

l
R
l

 Cotgn - Cotgt =

m
l

[2-4]

Nhìn v o biểu th c [2-4] t th y , về mặt lý thuy t hi v o cu thì góc qu y
c

2 b nh xe dẫn hư ng luôn h c nh u, t c 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.

Cácălựcătácăd ngăvàoăôătôă hiăqu yăvòngă

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
Tc

xe Trọng tâm n y c ch cầu trư c một đo n l

, c ch cầu s u một đo n l b

T i 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 đư ng vì vậy t x t lực Py .

Trang 14


Đ i Học Sư Ph m 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
V i  a l góc hợp b i lực li tâm v i phư ng ng ng c

[2-6]
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


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

b

Sin a 

; Cos a 



R





l
 .

Từ đó t tính được gi tốc hư ng tâm:
2

v '  v ' b
 v.  l


.
.
.
jy  .


l
 l   .



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 th c [2-10] như s u:
Lực Py l lực l m xe có xu hư ng văng r

hỏi mặt đư ng n n hi v o qu y vòng

để xe n to n thì lực Py ph i nhỏ Để Py gi m thì:
+ v gi m : t c l gi m tốc độ c
+  = Const   ' = 0 t c l

xe hi v o qu y vòng

hi xe v o qu y vòng thì góc qu y c

hệ thống l i ph i

từ từ, chỉ th y đ i nhỏ lúc đó t xem như  = Const ( Ngư i t i x ph i bẽ l i một
c ch từ từ hông được bẽ qu g p)
2.1.3. Sựăqu yăvòngăc

2.1.3.1.

ăôătôă hiătínhăđ năsựăbi năd ngăc

ăl păxe

Bánă ínhăqu yăvòngăt căth i

Khi hông có sự bi n d ng c
phư ng ng ng một góc  l vận tốc c
uur
tốc V2 như hình
Khi có sự bi n d ng c

ur
lốp xe , xe v o cu v i vận tốc V1 hợp v i

cầu trư c v cầu s u chuyển động v i vận

lốp xe v i

1 : góc bi n d ng b nh xe cầu trư c
 2 : góc bi n d ng 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


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

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

V n đề đặt r bây gi l ph i 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 x y r 3 trư ng hợp s u:
TH1: N u 1 =  2 t c l góc bi n d ng b nh xe cầu trư c bằng góc bi n d ng b nh
xe cầu sau.

Trang 17


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

 Rd 

T cl

l



 R : Qu y vòng đúng

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

xe cũng qu y vòng v i một b n ính qu y vòng t c th i (t i x

hông th y đ i góc

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

T cl

hi qu y vòng có tính đ n sự bi n d ng c

lốp xe t i x ph i 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 d ng lốp xe, để
xe có thể qu y vòng đúng v i b n ính qu y vòng t c th i R
TH3: N u 1 <  2 t c l góc bi n d ng b nh xe cầu trư c nhỏ h n góc bi n d ng
b nh xe cầu sau.
 Rd  R : Qu y vòng thừ

T cl

hi qu y vòng có tính đ n sự bi n d ng c

lốp xe t i x ph i qu y v nh l i

cho góc quay vành lái  gi m đi so v i hi hông tính đ n sự bi n d ng lốp xe, để
xe có thể qu y vòng đúng v i b n ính qu y vòng t c th i R
2.1.3.2.

Xétă nhăh

ngăbi năd ngăc

ăl păxe

Phần tr n t nói về 3 TH: Rd  R ; Rd  R ; Rd  R Trong 3 trư ng hợp n y thì
trư ng hợp Rd  R không có gì để nói v thực t nó cũng r t ít hi x y r
 Tr

ngăh păqu yăvòngăthi u ă 1 >  2

Trang 18


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Hình 2-5: nh hư ng c

bi n d ng lốp xe TH qu y vòng thi u
ur
Trư ng hợp n y hi xe chuyển động v i vận tốc V dư i nh hư ng c

uuur
Pgió

do bi n d ng c c b nh xe trư c l n h n bi n d ng c c b nh xe s u n n t c th i cầu
trư c c

xe bị lệch hư ng chuyển động 1 góc 1 , cầu s u c

xe bị lệch hư ng

chuyển động 1 góc  2 .
Dựng c c đư ng vuông góc như hình t tìm được tâm OT ( t c th i xe qu y
uur
uur
qu nh tâm OT) N n t o 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 đ o 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 t o r tính n định c

xe

K tălu n Chính vì lí do tr n m thực t ngư i t thư ng b m lốp trư c mềm

h n lốp s u V

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


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

 Tr

ngăh păqu yăvòngăthừ ă 1 <  2

Hình 2-6: nh hư ng c bi n d ng lốp xe TH qu y vòng thừ
uuur
uur
Trư ng hợp n y Py và Pgió cùng phư ng , cùng chiều, h c điểm đặt vì vậy t o
r sự m t n định c

xe

K tălu n Chính vì lí do tr n m thực t ngư i t thư ng tr nh b m lốp trư c
c ng h n h n lốp s u Điều n y gây sự m t n định c

xe, thậm chí l m t điều

hiển
nhăh

2.2.

2.2.1. Ph

ngăc

ă

tăc uăôătôăkhi quay vòng

ngătr nhăđ ngăh căc

ăxeă hiăqu yăvòng

Khi xe v o qu y vòng thì y u tố động học c
c

xe, qu đ o chuyển động c

T x t mô hình phẳng c

xe g m 3 y u tố s u: vận tốc

xe v y u tố th 3 l gi tốc hư ng tâm

xe như hình b n dư i Để x t qu đ o chuyển động c

t sẽ x t đ n y u tố trọng tâm T( x0 ; y0 ) c

xe

xe so v i hệ tọ độ mặt đư ng

Hệ trục tọ độ xTy l hệ trục tọ độ gắn tr n hung xe Hệ tọ độ x0Oy0 l hệ tọ độ
mặt đư ng được đư v o trọng tâm T
r
Khi đó phư ng vect vận tốc v hợp v i hung xe một góc  l góc chuyển hư ng
c

ô tô.

Khung xe hợp v i mặt đư ng một góc  gọi l góc qu y hung xe

Trang 20


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Hình 2-7: Mô hình x c định qu đ o tâm xe v vận tốc xe
ngătr nhăv năt că
r
Xét Hình 2-7: Chi u v l n 2 phư ng Txo , Tyo t được
2.2.1.1.

2.2.1.2.

Ph

T

vxo  vCos(   )

[2-13]

vyo  vSin(   )

[2-14]

ăđ ătrongătâmăc

ăxe

t

x0   vCos(   )dt

[2-15]

0
t

y0   vSin(   )dt

[2-16]

0

Từ đó t có thể x c định được tọ độ trọng tâm t i một th i điểm nh t định
2.2.1.3.

Gi ăt căh

ngătâmăc

ăxe

Gi tốc hư ng tâm aht xu t hiện hi xe đi v o một qu đ o cong Thông thư ng t
có thể x c định được aht như s u:
aht 

v2
Ri

[2-17]
Trang 21


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Trong đó v l vận tốc c
li n tục v

xe, Ri l b n ính qu y vòng t c th i, thực t Ri th y đ i

hó đo đ c trong thực t

N n có một c ch h c có thể x c định được aht .
Từ công th c [2-13]; [2-14] ta có
vx' 0  v'Cos(   )  v( '   ' )Sin(   )

[2-18]

v'y0  v' Sin(   )  v( '   ' )Cos(   )

[2-19]

Xét hình [2-8]:
vx' 0  v'Cos(   )  v( '   ' )Sin(   )

Được c c vect theo phư ng Txo như hình

Hình 2-8: Mô hình x c định gi tốc hư ng tâm c

xe

v'y0  v' Sin(   )  v( '   ' )Cos(   )

Được c c vect theo phư ng Tyo như hình
V theo s đ t dễ d ng x c định được gi tốc hư ng tâm
aht  v( '   ' )

[2-20]

Trang 22


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

2.2.2. Ph

ngătr nhăđ ngălựcăh căc

ăxeă hiăqu yăvòng

Hình 2-9: Mô hình động lực học c
Xét mô hình phẳng c
X i l lực

o

xe hi qu y vòng

xe tr n Hình 2-9 C c lực t c dụng l n xe b o g m:

c c b nh xe

Pfi l lực c n lăn

c c b nh xe

Si là ph n lực b n

c c b nh xe

M Si l mômen c n qu y c

b nh xe

i =1, 2, 3, 4 tùy thuộc v o t

í hiệu

T i trọng tâm T c
b Chiều d i c s c

xe c ch cầu trư c một đo n

xe l l =

v c ch cầu s u một đo n

+ b T i điểm C c ch trọng tâm T một đo n e có

h i lực theo phư ng x l P (lực c n hông hí), lực theo phư ng y l lực gió b n N
T i trọng tâm T có c c lực t c dụng như s u:
+ Lực qu n tính mv '
+ Lực li tâm là mv( '   ' ) trong đó m l

hối lượng to n bộ xe b o g m c ngư i

Trang 23


Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Khi xe qu y vòng sẽ xu t hiện mômen qu n tính xung qu nh trục Tz l
b nh xe dẫn hư ng l  t Kích thư c chiều rộng v t lốp c

Góc qu y c
là tt , c

jz . '' .

cầu trư c

cầu s u l t s .

Xét Hình 2-9 t có phư ng trình cân bằng lực v mômen như s u:
Đối v i trục dọc ô tô ( trục x):
mv'Cos  mv( '   ' ) Sin  ( S1  S2 ) Sint  ( X 1  X 2  Pf 1  Pf 2 )Cost  X 3  X 4
 Pf 3  Pf 4  P  0

[2-21]

Đối v i trục ng ng ô tô ( trục y):
mv' Sin  mv( '   ' )Cos  ( S1  S2 )Cost  ( X 1  X 2  Pf 1  Pf 2 )Sint
 S3  S 4  N  0

[2-22]

Phư ng trình cân bằng mô men đối v i trục Tz:
tt
( S1  S 2 ).Sint  ( S3  S 4 )b  ( M S1  M S2  M S3  M S4 )
2
t
[2-23]
( X 1  X 2  Pf 1  Pf 2 )aSint  ( X 1  X 2  Pf 1  Pf 2 ) t Cost
2
t
( X 3  X 4  Pf 3  Pf 4 ) s  Ne  0

2

 jz . ''  ( S1  S 2 )a.Cost 

2.2.3. Đ ngălựcăh căqu yăvòng
phần tr n hi x t mô hình phẳng c
lực học c

xe t đã có được 3 phư ng trình động

xe [2-21]; [2-22]; [2-23] khi xe quay vòng.

Mục ti u c

phần n y l t sẽ l m mọi c ch để đ n gi n được hệ b phư ng

trình tr n, l m cho qu trình tính to n về s u sẽ dễ d ng h n v vì đây còn l hệ c
s để t có thể tính to n c c thông số về s u
Thay vì xét mô hình phẳng bây gi t chỉ x t mô hình một v t b nh xe
Khi đó t đặt
St  S1  S2
Ss  S3  S4

X t  X1  X 2

X s  X3  X4

Trang 24

Đ i Học Sư Ph m Kỹ Thuật TP HCM

Hình 2-10: Mô hình một v t b nh xe
đây để đ n gi n t bỏ qu lực c n lăn v mô men qu y ( mômen đ n h i)
vì thực t gi trị c

chúng r t nhỏ có thể bỏ qu được Từ đó t có hệ phư ng trình

đ n gi n h n
mv'Cos  mv( '   ' )Sin  St Sint  X t Cost  X s  P  0

[2-24]

mv' Sin  mv( '   ' )Cos  St Cost  X t Sint  Ss  N  0

[2-25]

 jz . ''  St a.Cost  Ssb  X t aSint  Ne  0

[2-26]

Khi xe vào quay vòng để đ m b o n to n, ngư i l i ph i cu r t từ từ v i
góc cu r t nhỏ t c l  nhỏ v

hi c ng v o cu thì  c ng tăng l n nhưng sự tăng

l n l nhỏ có thể xem  = const .
Góc  nhỏ thì góc  t nhỏ
 Sin    0  Sin    0  Sint  t  0
;

;

Cos  1
Cos  1
Cost  1

Như vậy t ti p tục thu gọn hệ b phư ng trình tr n [2-24];[2-25];[2-26]
được như s u
mv'  X t  X s  P  0

[2-27]
Trang 25