NGHIÊN cứu mô PHỎNG AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG vượt của ô tô

M CL C
LÝ L CH KHOA H C .............................................................................................................. i
L I CAM ĐOAN ........................................................................................................................ ii
L IC M

N .............................................................................................................................. iii

TÓM T T ..................................................................................................................................... iv
ABSTRACT ................................................................................................................................... v
DANH M C B NG KÊ .......................................................................................................... ix
CH

NG 1: T NG QUAN .................................................................................................... 1

1.1 T ng quan chung v lĩnh v c nghiên c u: ........................................................ 1
1.2. Tình hình nghiên c u trong vƠ ngoƠi n

c ...................................................... 1

1.2.1 Tình hình nghiên c u ngoài nước: ...................................................................... 1
1.2.2 Tình hình nghiên c u trong nước: ...................................................................... 3
1.3 M c đích c a đ tài: ............................................................................................ 3
1.4 Nhi m v c a đ tài và gi i h n đ tài: ............................................................. 3
1.4.1 Nhiệm vụ c a đề tài ............................................................................................. 3
1.4.2 Giới h n đề tài ...................................................................................................... 4
CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T ..................................................................................... 7

2.1 S lăn c a bánh ô tô và các lo i bán kính bánh ô tô. ....................................... 7
2.1.1 Khái niệm về sự trượt c a bánh ô tô và bán kính lăn rl ..................................... 7
2.1.2 Bán kính tính toán r: ............................................................................................ 7
2.2 Các quan h đ ng h c bánh ô tô khi phanh ..................................................... 7
2.2.1 Khái niệm về t c độ trượt và độ trượt ................................................................ 7
2.2.2 Đặc tính trượt: ..................................................................................................... 9
2.3 Tính chất n đ nh c a ô tô chuy n đ ng thẳng: ............................................... 9
2.4 n định chuyển động trong mặt cắt dọc: .......................................................... 10
2.5 Tính chất n định động trong mặt cắt ngang: .................................................. 13
2.5.1 Khi ô tô chuyển động thẳng trên mặt đư ng nghiêng ngang:......................... 13
2.5.2 Khi ô tô chuyển động thẳng trên mặt đư ng nghiêng ngang:......................... 14
2.6 Tính chất n đ nh c a ô tô khi quay vòng: ..................................................... 17
2.6.1. Tính n định c a ô tô khi chuyển động quay vòng trên đư ng nằm ngang.. 17

vi


2.6.2. Xét n định theo điều kiện trượt bên. .............................................................. 18
2.6.3. Xét n định theo điều kiện lật đ . .................................................................... 19
2.6.4 nh hư ng c a điều kiện mặt đư ng đến góc quay vòng giới h n. ............... 19
2.6.5 nh hư ng tính đàn h i c a l p ô tô đến sự quay vòng.................................. 21
2.6.5.1 Sự quay vòng c a ô tô có l p c ng................................................................ 21
2.6.5.2 Sự quay vòng c a ô tô có l p đàn h i. .......................................................... 22
2.7 Tính chất n đ nh ô tô khi phanh: ................................................................... 25
2.7.1 ωác bánh ô tô cầu sau bị hãm c ng khi phanh: ............................................ 25
2.7.2 ωác bánh ô tô cầu trước bị hãm c ng khi phanh: ............................................ 26
2.7.3 n định c a ô tô khi phanh nếu các lực phanh phân b không đều: .............. 28
2.8 An toƠn giao thông khi v

t ô tô khác theo tiêu chuẩn c c đ

ng b : ....... 31

2.8.1 Điều kiện vượt:................................................................................................... 32
2.8.2 Một s cần lưu ý khi vượt ô tô an toàn: (theo ψATGTQG) ........................... 33
2.8.3 Đánh giá yếu t khách quan điều kiện vượt: .................................................... 33
CH

NG 3: TệNH TH C T

CHO CHUY N Đ NG V

T Ô TÔ BÁN

T I FORD-RANGER ..............................................................................................................36
3.1 Các thông s kỹ thu t c a ô tô FORD - RANGER ........................................ 36
3.2 Các y u t

nh h

ng đ n kh năng chy n đ ng ô tô: .................................. 37

3.2.1 Thông s c n lăn: ............................................................................................... 37
3.2.2 Nhân t c n không khí ....................................................................................... 38
3.2.3 ψán kính làm việc trung bình c a bánh ô tô..................................................... 40
3.3 Xơy d ng ph

ng trình cơn bằng l c kéo c a đ ng c : ............................... 40

3.3.1 Xây dựng đư ng đặc tính ngoài động cơ: ........................................................ 40
3.3.2 Tính toán xây dựng lực kéo tiếp tuyến bánh ô tô ch động. ........................ 42
3.4. Tính toán tính n đ nh c a ô tô FORD RANGER ........................................ 45
3.4.1 Xác định các thông s c a ô tô: ........................................................................ 45
3.4.2 Tính toán n định dọc ........................................................................................ 46
3.4.3Tính toán n định ngang c a ôtô........................................................................ 48
3.5. Tính toán chuy n đ ng v

t theo ch tiêu khi quay vòng c a ô tô FORD

RANGER.................................................................................................................. 49

vii


3.5.1 Xác định bán kính quay vòng Rv theo t c độ trượt khi vượt V23.5.2 nh hư ng c a lực li tâm trong trư ng hợp ô tô quay vòng khi phanh ......... 51
3.6. Tính toán chuy n đ ng v

t theo ch tiêu khi phanh c a ô tô FORD

RANGER.................................................................................................................. 52
3.6.1 Xác định lực và momen phanh ......................................................................... 52
3.6.2. Quy luật thay đ i c a các thông s khi phanh có ABS. ................................. 55
3.6.2.1 Đ i với cầu trước. ........................................................................................... 57
3.6.2.2 Đ i với cầu sau. .............................................................................................. 59
3.6.3 Th i gian gi m t c khi phanh không bị hãm c ng .......................................... 60
3.6.4 Quá trình phanh ô tô: ......................................................................................... 62
Ch

ng 4 : MÔ PH NG AN TOÀN CHUY N Đ NG C A Ô TÔ KHI

V

T.............................................................................................................................................65

4.1 Quƣng đ

ng v

4.2 An toƠn khi v

t: ........................................................................................... 68
t khi chuy n đ ng ng

c chi u: (tr

ng h p ít x y ra trên

th c t ) ...................................................................................................................... 69
4.3 An toƠn khi v
4.4

t khi chuy n đ ng cùng chi u:.............................................. 70

n đ nh khi chuy n đ ng: ............................................................................... 72
4.4.1.Xây dựng mô ph ng .......................................................................................... 72
4.4.2 Mô hình phẳng t ng quát: ................................................................................. 72

4.5 K t qu mô ph ng khi chuy n đ ng v

t c a ô tô:...................................... 76

4.5.1 Mô hình vượt t c độ 80 (km/h) < Vmax=140(km/k): ....................................... 76
4.5.2 Mô hình vượt t c độ 120 (km/h) =Vtcvn4.5.3 Mô hình vượt t c độ 140 (km/h) =Vmax(140 km/h):........................................ 82
4.5.4 Đánh giá quá trình vượt an toàn theo S,V: ...................................................... 83
4.5.5 Đánh giá quá trình vượt an toàn điều khiển chuyển động: ............................. 84
Ch

ng 5 : K T LU N .......................................................................................... 88

5.1 Nh n xét v đ tƠi: ............................................................................................. 88
5.2 Khuy n ngh ....................................................................................................... 88
TÀI LI U THAM KH O ...................................................................................... 90

viii


DANH M C B NG KÊ
Ch

ng 1:

B ng 1. 1: Thông s cơ s xe Ford Ranger .................................................................5

Ch

ng 3:

B ng 3. 1: Thông s kỹ thuật c a ô tô FORD RANGER trước có t i ......................36
B ng 3. 2: B ng giá trị hệ s c n lăn. .......................................................................38
B ng 3.3: B ng trị s trung bình hệ s c n không khí (K), diện tích c n chính diện
(F) và nhân t c n không khí W = F.K ng với từng lo i ôtô. ..............39
B ng 3. 4: ψ ng thông s hiệu suất truyền động c a ôtô..........................................40
B ng 3.5: Giá trị Pe (kW), Me (Nm). .......................................................................41
B ng 3. 6: B ng giá trị tương ng với lực kéo và vận t c

trên ..............................44

B ng 3. 7: Giá trị Momen phanh cầu trước và cầu sau .............................................54
B ng 3. 8: Quan hệ giữa hệ s bám dọc φx và độ trượt δ. .......................................57
B ng 3. 9: Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt δ

giai đo n tăng

áp suất: ...................................................................................................57
B ng 3. 10: Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt δ

giai đo n gi m

áp suất: ...................................................................................................58
B ng 3. 11: Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt δ giai đo n giữ áp suất.
...............................................................................................................58
B ng 3. 12: Quan hệ giữa mô men phanh sau M p2 với độ trượt δ

giai đo n tăng

áp suất. ..................................................................................................59

B ng 3. 13: Quan hệ giữa mô men phanh sau M p2 với độ trượt δ

giai đo n gi m

áp suất. ..................................................................................................59
B ng 3. 14: Th i gian phanh không bị hãm c ng.....................................................61

Ch

ng 4:

B ng 4. 1:Thông s kỹ thuật c a ô tô Ford Ranger. .................................................65
B ng 4. 2: Chọn các thông s tính toán: ...................................................................67

ix


DANH M C HÌNH NH
Ch

ng 1:

Hình 1. 1: Đư ng cao t c Việt Nam ...........................................................................1
Hình 1. 2: Ford Ranger................................................................................................4

Ch

ng 2:

Hình 2. 1: Sơ đ lực tác dụng lên bánh ô tô khi có trượt lăn ......................................7

Hình 2. 2: Sơ đ lực tác dụng lên bánh ô tô khi trượt lết ............................................8
Hình 2. 3: Đ thị thể hiện m i quan hệ c a hệ s bám và độ trượt. ...........................9
Hình 2. 4: Ph n lực mặt đư ng tác dụng lên bánh ô tô .............................................10
Hình 2. 5: Sơ đ tính t c độ giới h n ô tô .................................................................10
Hình 2. 6: mô hình ô tô t i ưu ...................................................................................12
Hình 2. 7: Sơ đ lực tác dụng khi chuyển động ........................................................13
Hình 2. 8: Sơ đ lực khi ô tô quay vòng ...................................................................14
Hình 2. 9: Sơ đ lực khi ô tô theo điều kiện trượt ....................................................16
Hình 2. 10: Sơ đ mômen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đư ng nằm ngang.
...................................................................................................................................17
Hình 2. 11: Các lực tác dụng lên bánh ô tô dẫn hướng.............................................19
Hình 2. 12: Các thành phần c a lực đẩy F’. ..............................................................20
Hình 2. 13: Sơ đ quá trình quay vòng ô tô có l p c ng. .........................................21
Hình 2.14: Sơ đ quay vòng c a ô tô có l p đàn h i. ...............................................23
Hình 2. 15: Quay vòng trung hòa. .............................................................................24
Hình 2. 16: Quay vòng thiếu. ....................................................................................24
Hình 2. 17: Quay vòng thừa. .....................................................................................25
Hình 2. 18: Các bánh ô tô

cầu sau bị hãm c ng ....................................................26

Hình 2. 19: Các bánh ô tô

cầu trước bị hãm c ng. ................................................27

Hình 2. 20: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà có hiện tượng quay ô tô do lực
phanh phân b không đều. ........................................................................................29
Hình 2. 21: Mô hình vượt ô tô khác ..........................................................................32

x

Ch

ng 3:

Hình 3. 1: B n vẽ kích thước t ng thể ô tô FORD RANGER trước có t i...............36
Hình 3. 2: Đ thị đặc tính ngoài c a động cơ: ..........................................................41
Hình 3. 3: Đ thị đặc tính kéo ng với từng tỷ s truyền được biểu diễn

đ thị

-V.

...................................................................................................................................45
Hình 3. 4: Sơ đ tính toán n định dọc khi ô tô lên d c ...........................................46
Hình 3. 5: Sơ đ tính toán n định dọc khi ô tô xu ng d c ......................................47
Hình 3. 6: Sơ đ tính toán n định ngang .................................................................48
Hình 3. 7: Sơ đ vượt ................................................................................................49
Hình 3. 8: Sơ đ lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng...............................................51
Hình 3. 9: Đ thị quan hệ momen phanh c a ô tô FORD RANGER .......................54
Hình 3. 10: Các lực và momen tác dụng lên bánh ô tô khi phanh ...........................55
Hình 3. 11: Sự thay đ i hệ s bám dọc φx và hệ s bám ngang φy theo độ trượt
tương đ i δ c a bánh ô tô. .........................................................................................57
Hình 3. 12: Chu kỳ thay đ i momen phanh

cầu trước khi có ABS. .....................58

Hình 3. 13: Chu kỳ thay đ i momen phanh

cầu sau khi có ABS. ........................59

Hình 3. 14: Th i gian quá trình phanh ......................................................................62

Ch

ng 4:

Hình 4.1: Mô hình 3D xe Ford Ranger .....................................................................66
Hình 4.2: Thông s kích thước c a xe Ford Ranger .................................................66
Hình 4.3: Thông s hệ th ng truyền lực Ford Ranger ..............................................67
Hình 4.4: Thông s tính toán.....................................................................................67
Hình 4.5: Mô hình vượt cùng chiều ..........................................................................69
Hình 4. 6: Mô hình vượt cùng chiều .........................................................................70
Hình 4. 7: Quỹ đ o chuyển động vượt được tính toán bằng LapVIEW ...................71
Hình 4. 8: Quỹ đ o chuyển động vượt được nhập vào ωarSim từ LapVIEW ..........71
Hình 4.9: Quan hệ động học c a ô tô trong mô hình phẳng .....................................72
Hình 4. 10: Mô hình ô tô chuyển động quỹ đ o cong ...............................................74
Hình 4. 11: Góc lệch hướng bánh xe ........................................................................74

xi


Hình 4. 12: Vượt xe khác với t c độ 80 Km/h ..........................................................76
Hình 4. 13:Xác định thông s cơ b n c a ô tô ..........................................................77
Hình 4. 14: Quỹ đ o quãng đư ng vượt ...................................................................77
Hình 4. 15: Đ thị biến thiên vận t c ........................................................................78
Hình 4. 16: Độ lệch c a quỹ đ o chuyển động khi vượt...........................................79
Hình 4. 17: Vượt xe khác với t c độ 120 Km/h ........................................................79
Hình 4. 18:Xác định thông s cơ b n c a ô tô ..........................................................80

Hình 4. 19: Qũy đ o quãng đư ng vượt ...................................................................80
Hình 4. 20: Mô ph ng chuyển động theo quỹ đ o qu ng đư ng vượt .....................81
Hình 4. 21: Độ lệch c a quỹ đ o chuyển động khi vượt...........................................81
Hình 4. 22: Vượt xe khác với t c độ 140 Km/h ........................................................82
Hình 4. 23:Xác định thông s cơ b n c a ô tô ..........................................................82
Hình 4. 24: Qũy đ o quãng đư ng vượt ...................................................................82
Hình 4. 25: Độ lệch c a quỹ đ o chuyển động khi vượt...........................................83
Hình 4. 26: Góc lệch hướng theo phương X (140 km/h) ..........................................84
Hình 4. 27: Góc lệch hướng theo quỹ đ o vượt (đánh lái) 140 km/h .......................85
Hình 4. 28: Góc lệch hướng theo quỹ đ o vượt (đánh lái) 80 km/h .........................86
Hình 4. 29: Góc lệch hướng theo quỹ đ o vượt (đánh lái) 120 km/h .......................86
Hình 4. 30: Góc lệch hướng theo quỹ đ o vượt (đánh lái) 140 km/h .......................87

xii


DANH SÁCH CHỮ VI T T T
ABS

Anti-lock Braking System

BATGTQG

Ban An Toàn Giao Thông Qu c Gia

CarSim

Car Simulation

ESP

Electronic Stability Program

LapVIEW

Laboratory Virtual Instrumentation Engineering
Workbench)

Pickup

Ô tô du lịch bán t i

QCVN 34:2011/BGTVT

Quy Chuẩn Việt Nam s 34 năm 2011 c a Bộ
Giao Thông Vận T i ban hành

TCĐBVN

T ng Cục Đư ng Bộ Việt Nam

TTNCATGT.HVCSND.BCA Trung Tâm Nghiên C u An Toàn Giao Thông,
Học Viện C nh Sát Nhân Dân, Bộ Công An
V2V

Vehicle-to-Vehicle Communication

xiii

CH

NG 1: T NG QUAN

1.1 T ng quan chung v lĩnh v c nghiên c u:
Khi lái ô tô tham gia giao thông trên đư ng có một kỹ thuật mà hầu hết các
tài xế đã từng sử dụng đó là kỹ thuật vượt ô tô khác đặc biệt điều này sẽ thư ng
xuyên x y ra trên cao t c. Để thực hiện vượt ô khác an toàn đòi h i ngư i tài xế ph i
quan sát kỹ và đánh giá đúng được tình hu ng vượt và làm ch được t c độ vượt
cùng với quãng đư ng cho phép. Nó đã tr thành một bài toán thực tế để các nhà
nghiên c u đưa ra gi i pháp để c nh báo giúp ngư i tài xế tránh những sai sót dẫn
đến các tai n n không đáng có.

Hình 1. 1: Đường cao tốc Việt Nam
1.2. Tình hình nghiên c u trong vƠ ngoƠi n

c

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước:
Các hãng ô tô cũng như các phòng nghiên c u c a các trư ng đ i học lớn trên
thế giới đã có những nghiên c u, thử nghiệm để đưa ra một s gi i pháp giúp ngư i
lái ô tô c i thiện tầm nhìn và tầm soát được các tai n n không đáng có khi tham gia
giao thông:
“Intelligent automatic overtaking system using vision for vehicle
detection” Center for Automation and Robotics-University of Alcala- Mardrid-

1


Spain. Gi i quyết vấn đề:

-

Phát hiện chuyển làn xe khi chuyển động

-

Vận t c khi xe chuyển làn

-

Quỹ đ o chuyển động vượt

“Determination of Safety Distance by Simulation and Collision
Avoidance on a Road’s Danger Zones” by Slovak University of Technology
Bratislava ậ Trnava SK 917 24 - Slovakia February 25-2012 tác gi thực hiện
một s vấn đề:
-

Xác định các thông s an toàn khi xe di chuyển trên đư ng

-

Bằng phương pháp mô ph ng các va ch m trên đư ng

-

Đưa ra giới h n an toàn kho ng cách, lực phanh, độ bám….

“High Speed Braking Stability by ψjorn Anderson Patric Gillberg 2013” Tác
gi thực hiện một s vấn đề sau:

-

Phân tích động lực học quá trình phanh c a xe đua và các yếu t

nh

hư ng đến n định chuyển động c a xe khi phanh.
-

Xây dựng công th c tính toán cho mô hình xe b n bánh cơ b n.

-

Viết chương trình tính toán và mô ph ng bằng đ thị quỹ đ o chuyển động
c a xe và các thông s về tính n định c a xe khi phanh bằng phần mềm
Matlab 2012.

-

Phân tích kết qu mô ph ng và đề xuất gi i pháp nâng cao tính n định khi
phanh c a xe

t c độ cao.

Để thúc đẩy những dự án nghiên c u như trên ra được những s n phẩm hoàn
thiện, dự kiến hệ th ng giao tiếp giữa các ô tô với nhau” (“Vehicle-to-Vehicle
ωommunication” V2V) sẽ được trang bị trên các ô tô khi tham gia giao thông

Mỹ

vào năm 2016. Đây là một d ng c a hệ th ng giao tiếp thông minh và các ô tô sẽ
chia sẻ thông tin c a chúng như vị trí, hướng đi và t c độ. Từ những thông tin đó,
các ô tô đang ch y trên đư ng sẽ có thể đưa ra c nh báo khi có tình hu ng không an
toàn. Việc đưa ra c nh báo sớm sẽ giúp tài xế có thể xử lý một cách t t hơn. Hoặc
khi chiếc ô tô đ thông minh thì nó sẽ tự xử lý an toàn cho các tình hu ng như vậy.

2


1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước:
Đề tài “Nghiên c u vấn đ

n đ nh c a h th ng phanh ch ng hãm c ng ABS”

c a học viên Nguyễn Hưng, Khóa 2010-2012 được thực hiện đề cập đến một s vấn
đề sau:
- Phân tích động lực học phanh ABS bằng thuật toán ABS đơn gi n.
- Phân tích quá trình điều chỉnh lực phanh ABS.
Đề tài “Mô ph ng nâng cao an toàn chuy n đ ng khi quay vòng c a ô tô ” c a
học viên Lê Minh Đ o 2011-2013 được thực hiện đề cập đến một s vấn đề sau:
- Phân tích động lực học ô tô khi quay vòng
- Mô ph ng bằng Solidword kết hợp với Labview
1.3 M c đích c a đ tài:
Tính n định, an toàn chuyển động khi vượt bao g m 2 trư ng hợp khi
chuyển động quay vòng, phanh (tính cụ thể cho xe Ford Ranger).
-

Chỉ tiêu đánh giá quá trình phanh, quay vòng.

-

Điều kiện đ m b o an toàn khi phanh, quay vòng

-

Điều kiện đ m b o an toàn khi vượt (phanh + quay vòng) đưa ra phương trình
tính quỹ đ o chuyển động vượt c a ô tô

-

Xây dựng thuật toán đưa ra quỹ đ o chuyển động vượt bằng phần mềm
LabVIEW

-

Sau đó mô ph ng chuyển động vượt theo quỹ đ o chuyển động trên bằng
phần mềm CarSim

1.4 Nhi m v c a đ tài và gi i h n đ tài:
1.4.1 Nhi m v c a đ tài
- Với nhiệm cụ c a đề tài “Nghiên c u mô ph ng an toàn chuyển động vượt
c a ô tô” tác gi sẽ chỉ tính toán:
Chỉ tiêu an toàn khi quay vòng.
Chỉ tiêu an toàn khi phanh.
Chỉ tiêu an toàn khi chuyển động trên đư ng với vận t c cao để vượt ô
tô khác.

3

- Tìm hiểu cách sử dụng LabVIEW đưa ra quỹ đ o chuyện động an toàn c a ô
tô khi vượt.
- Sử dụng phần mềm Carsim để mô ph ng quá trình chuyển động c a ô tô theo
quỹ đ o chuyển động vượt an toàn.
- Dựa trên kết qu mô ph ng đánh giá n định và an toàn c a quá trình vượt.
1.4.2 Gi i h n đ tài
- Dùng phần mềm LabVIEW, Carsim để mô ph ng.
- Mô ph ng ô tô khi chuyển động: cụ thể là trư ng hợp chuyển làn đư ng vượt
ô tô khác di chuyển cùng chiều, ngược chiều.
- Mô ph ng trên một ô tô bán t i cụ thể là ô tô Ford Ranger các s liệu ban đầu
do nhà chế t o cung cấp kết hợp với đo đ c, tính toán. Xây dựng quỹ đ o chuyển
động vượt g m:
Các thông s đầu vào (có thể thay đ i theo điều kiện cụ thể);
Các thông s đầu ra được biểu thị bằng đ thị và giá trị cụ thể.
Từ kết qu đó xây dựng thuật toán đưa ra phương trình quỹ đ o chuyển động
vượt và được mô ph ng bằng phần mềm trên máy tính.

Hình 1. 2: Ford Ranger

4


1.4 Ph

ng pháp nghiên c u:

- Nghiên c u đặc tính động học và động lực học c a ô tô khi chuyển động.
- Xây dựng thuật toán và đưa ra quỹ đ o chuyển động c a ô tô khi vượt bằng
phần mềm LapVIEW
- Sử dụng phần mềm ωarsim để mô ph ng trên máy tính.

- Chọn ô tô Ford Ranger với thông s kỹ thuật đầy đ .
Bảng 1. 1: Thông số cơ sở xe Ford Ranger
Ford Ranger XLT 3.2

Thông số kỹ thuật (Specifications)
Đ ng c
Lo i cabin

Kép
Động cơ Turbo Diesel 3.2L i5 TDωi, trục
cam kép có làm mát khí n p

Kiểu động cơ
Dung tích xi lanh (cc)

3198

Đư ng kính x Hành trình (mm)

86x94,6

ωông suất cực đ i (HP/vòng/phút)

200/3500

Mô men xoắn cực đ i (Nm/vòng/phút

375/1500-2500

Hệ th ng truyền động

Hai cầu ch động / 4x4

Hộp s

5 S tay

Kh năng lội nước (mm)

800

Tiêu chuẩn khí th i

EURO 4
Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng th y lực
với lò xo đĩa

Ly hợp

Kích th
Dài x Rộng x ωao (mm)

c
5173 x 1788 x 1755

Vệt bánh trước (mm)

1445

Vệt bánh trước (mm)

1440

ωhiều dài cơ s (mm)

3000

5


ψán kính vòng quay t i thiểu (mm)

6350

Trọng lượng toàn t i (kg)

2955

Trọng lượng không t i (kg)

1868

T i trọng định m c ô tô tiêu chuẩn
(kg)

737

Góc thoát trước (độ)

23.7 - 25.5

Góc thoát sau (độ)

20.3 - 20.9

Kích thước thùng hàng (D x R x ω)

1614 x 1850 x 511

H th ng treo
Hệ th ng treo độc lập, tay đòn kép, lò xo
trụ và ng gi m chấn

Hệ th ng treo trước
Hệ th ng treo sau

Lo i nhíp với ng gi m chấn

H th ng phanh
Phanh trước

Có

Hệ th ng ch ng bó c ng phanh
(ABS)

Có

Hệ th ng cân bằng điện tử (ESP)

Có

ωỡ l p

235/75R16
Vành hợp kim nhôm đúc 16"

Bánh ô tô
Dung tích bình nhiên liệu (lít)

80

6


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

2.1 S lăn c a bánh ô tô và các lo i bán kính bánh ô tô.
2.1.1 Khái niệm về sự trượt của bánh ô tô và bán kính lăn rl
Khi bánh ô tô lăn trên đư ng dưới tác dụng c a lực kéo Fk hay lực phanh Fp
thì sẽ x y ra sự trượt.
ψán kính lăn rl được xác định bằng quan hệ giữa t c độ góc

k

và t c độ thực

tế V c a ô tô:
rl

V

(2.1)

k

2.1.2 Bán kính tính toán r:
Được th ng nhất lựa chọn là bán kính lăn c a bánh ô tô bị động mà trên đó
không có bất kỳ một mô men kéo hay mô men phanh nào r

rl 0

Khi phanh x y ra hiện tượng trượt lết thì r < rl và khi trượt lết hoàn toàn rl=
Khi kéo x y ra hiện tượng trượt quay thì r >rl và khi trượt lết hoàn toàn rl=0
2.2 Các quan h đ ng h c bánh ô tô khi phanh
2.2.1 Khái niệm về tốc độ trượt và độ trượt
Khi bánh ô tô lăn trên đư ng, dưới tác dụng c a lực kéo Fk hay lực phanh
Fp thì sẽ x y ra hiện tượng trượt quay hoặc trượt lết.
Khi lăn có trượt lăn

Hình 2. 1: Sơ đ lực tác dụng lên bánh ô tô khi có trượt lăn
Đây là trư ng hợp c a bánh ô tô kéo. Khi đó, t c độ thực tế c a tâm bánh ô tô V

7

nh hơn t c độ lý thuyết V0 =

k.r.

Do vậy tâm quay t c th i P nằm

bên trong

vòng bánh ô tô và rl < r Trong vùng tiếp xúc c a bánh ô tô với mặt đư ng sẽ xuất
hiện một vận t c trượt Vδ ngược hướng với trục X
V = r.
Do đó:

k

- Vδ = r l .

k

Vδ = V – V0 < 0

Để kể tới nh hư ng c a sự trượt khi kéo, ta có khái niệm độ trượt khi kéo,
ký hiệu là δk:
V
V0

k

1

rl
r

V0 V
V0

(2.2)

tr ng thái trượt lăn hoàn toàn thì ta có các quan hệ:
V=0 ;

k>

0

rl = 0
Vδ = -r.

k

= -V0

δk = 1
Khi lăn có trượt lết

Hình 2. 2: Sơ đ lực tác dụng lên bánh ô tô khi trượt lết
Đây là trư ng hợp c a bánh ô tô đang được phanh. Trong trư ng hợp này, t c
độ thực tế V lớn hơn t c độ lý thuyết V0 . Tâm quay t c th i P nằm bên ngoài

bánh ô tô và rl> r. T i vùng tiếp xúc giữa bánh ô tô và mặt đư ng cũng xuất hiện
t c độ trượt Vδ nhưng hướng theo hướng dương c a trục X. Tương tự ta cũng có
khái niệm về độ trượt khi phanh:
V = r.

k

+ Vδ = r l .

k

8


Vδ = V – r.

k

= V-Vo > 0
(2.3)

tr ng thái trượt lết hoàn toàn thì ta có các quan hệ sau:
Vδ = V ;

k

=0

rl
δp = -1

2.2.2 Đặc tính trượt:
Bằng thực nghiệm ngư i ta ch ng minh được rằng độ bám

không ph i là

một hằng s mà là một biến s phụ thuộc vào nhiều yếu t trong đó nh hư ng c a
độ trượt giữa bánh ô tô với mặt đư ng là trư ng hợp t ng quát nhất.

Hình 2. 3: Đ thị thể hiện m i quan hệ c a hệ s bám và độ trượt.
Bằng thực nghiệm có phương trình thể hiện m i quan hệ giữa hệ s bám và
độ trượt:
C1.(1 e

C2 .

) C3 .

(2.4)

Trong đó ω1, C2và C3 là các hệ s thực nghiệm.
Giá trị c a hệ s bám lăn (thư ng gọi là hệ s bám) dao động trong kho ng từ
0,1 (đư ng đóng băng ) tới 1,0 (đư ng beton )
2.3 Tính chất n đ nh c a ô tô chuy n đ ng thẳng:
Khi ô tô chuyển động trên đư ng bằng có thể bị mất n định (lật hoặc trượt)
dưới tác dụng c a các lực và mômen khi chuyển động

t c độ cao trên đư ng.

Các ph n lực từ mặt đư ng tác dụng lên bánh ô tô luôn thay đ i tuỳ thuộc tr ng
thái và điều kiện chuyển động. Giá trị c a các ph n lực này nh hư ng trực tiếp

9


đến các chỉ tiêu kỹ thuật c a ô tô như: kh năng kéo và bám, tính n định, an toàn
và tu i thọ c a các chi tiết...

Hình 2. 4:Ph n lực mặt đư ng tác dụng lên bánh ô tô
2.4 n định chuyển động trong mặt cắt dọc:
Khi ô tô chuyển động với t c độ cao trên đư ng nằm ngang (i=0). Trong trư ng
hợp này lực c n không khí rất lớn và gây ra tính mất n định cho ô tô

Hình 2. 5: Sơ đ tính t c độ giới h n ô tô

10


Khi ô tô ch y vượt quá t c độ nguy hiểm Vn .
Lực c n không khí gây ra sự lật đ ô tô qua điểm tiếp xúc bánh sau với mặt
đư ng O2 .
Theo phương trình momen,ta có:
Mo2

Z1.L Fw .hg G.b M f

0

(2.5)

M f - momen c n lăn có trị s bé nên có thể b qua

Fw

K.F.Vn2 lực c n không khí - Vn vận t c nguy hiểm

Ô tô bắt đầu lật đ khi

Z1

0 suy ra M f

0

Nên từ (2.1) có: G.b K.F.V 2 .hg
n

Do đó t c độ nguy hiểm giới h n Vn suy ra:
Vn

(2.6)

G.b
hg .K .F

Như vậy t c độ giới h n nguy hiểm phụ thuộc to độ trọng tâm bánh ô tô
(b, hg ); kết cấu hình d ng c a ô tô (K, F) kh i lượng c a ô tô (G g m trọng lượng
có t i và không t i)
Do đó để tăng t c độ giới h n c a ô tô, cũng như tăng tính n định thì:
- Ô tô có chiều cao trọng tâm hg thấp, và trọng tâm dịch về phía trước
- Hình d ng chính diện có kết cấu hợp lý, gi m hệ s c n không khí K và F
nhân t c n W=K.F

- T c độ giới h n c a ô tô còn phụ thuộc tình tr ng mặt đư ng, t i trọng c a ô tô
- Do đó để xác định t c độ giới h n cần xét thêm điều kiện bám c a bánh ô tô
với mặt đư ng

11


Hình 2. 6: mô hình ô tô t i ưu
Theo phương trình cân bằng t ng các lực tác dụng lên ô tô ta có:
F

Fk

Ff

Fi

Fw

(2.7)

Fj

Khi ô tô chuyển động đều trên đư ng bằng t c Fi
F

Fk

Ff

Fw

F

F j (**)

0 và F j

0

Fw

K .F .V 2

Fw
F

G .

Ff

G. f

Thay vào phương trình (∗∗) ta có:

Vn

G.

(2.8)

G. f
K .F

Đ i với lo i ô tô một cầu ch động
Đ i với lo i ô tô hai cầu ch động G

Vn

G

G(
K .F

Trong đó:
G-trọng lượng toàn bộ c a ô tô.
G-trọng lượng phân b lên cầu ch động.
f- hệ s c n lăn.
φ- hệ s bám c a bánh ô tô với mặt đư ng.

12

f)

(2.9)


2.5 Tính chất n định động trong mặt cắt ngang:
(Khi ô tô chuyển động thẳng hoặc quay vòng, ô tô dễ bị lật đ và trượt ngang do
các lực tác dụng)

2.5.1 Khi ô tô chuyển động thẳng trên mặt đường nghiêng ngang:

Hình 2. 7: Sơ đ lực tác dụng khi chuyển động
Điều kiện lật đ trong trư ng hợp này lật đ quanh điểm A
Thành phần G.sin
Momen quán tính M jn
Trư ng hợp trên ta có:

MA
Ô tô bắt đầu lật khi

Z '' .c G.cos .

c
2

G.sin .hg

c
2

G.sin .hg

M jn

0

Z '' 0

Thay vào phương trình trên ta có:

Gcos .

c
2.hg

tg
max

: góc nghiêng ngang lớn nhất khi ô tô đ ng yên

13

(2.11)

(2.10)


C: chiều rộng cơ s c a ô tô
hg:chiều cao trọng tâm c a ô tô
Điều kiện trượt là do lực G.sin

nên để đ m b o không trượt thì

Xét theo điều kiện trượt ngang
Lực bám ngang c a ô tô là :

Fn

G.sin

Fn

Y'

Y ''

(

Z'

Z '' ).

n

G.cos .

n

Nên

G.cos .
hay tg

d

n

G.sin

(2.12)

n

2.5.2 Khi ô tô chuyển động thẳng trên mặt đường nghiêng ngang:
Sơ đ : Trư ng hợp mặt đư ng nghiêng vào trục tâm quay vòng (trục bên trái)

Hình 2. 8: Sơ đ lực khi ô tô quay vòng

14




Xét theo điều kiện lật đ :
Do mặt đư ng nghiêng vào trục tâm quay vòng nên:

G Vn2
hướng ngược với hướng lực thành phần G.sin
.
g R

Lực ly tâm Flt

Dưới tác dụng lực ly tâm Flt ô tô bị lật đ quanh điểm A viết phương trình
cân bằng momen qua A ta có:

MA

Z ''.c

Bắt đầu lật khi

Flt .cos .hg

Flt .cos .hg

G.sin .hg

Flt .sin .

c
2

G.cos .

c
2

(2.13)

Z '' 0 từ đó ta viết l i

G.sin .hg

Flt .sin .

c
2

G.cos .

c
2

0 thay Flt

G Vn2
g R

Vn- t c độ giới h n gây ra lật đ (m/s)
R- bán kính quay vòng (m)

Vn

g.R

tg t max tg
1 tg t max .tg

d

(2.14)

(m / s )

d

Tương tự xét mặt đư ng nghiêng ra ngoài trục tâm quay vòng (trục A bên
ph i ít x y ra)

Ta cũng có kết qu :

Vn

g.R

tg t max tg
1 tg t max .tg

d

Khi ô tô quay vòng trên mặt đư ng ngang

Vn
hay Vn

g.R.tg
g.R.

t max

(2.15)

(m / s )

d

d

(m / s )

0

tg

d

0
(2.16)

c
(m / s )
2hg

Nhận xét:
Mu n tăng tính n định ngang khi quay vòng cần: thiết kế mặt đư ng nghiêng
và nên nghiêng vào trục tâm quay vòng; tăng bán kính quay vòng R t i chỗ đư ng

15


vòng; gi m t c độ khi đi vào đư ng vòng đ m b o Vtt


Vn

Xét theo điều kiện trượt ngang:
Sự mất n định ngang còn do sự trượt ngang. Xét trư ng hợp nguy hiểm là mặt
đư ng nghiêng ra ngoài tâm quay vòng. Trư ng hợp này lực ly tâm Flt cùng chiều
với thành phần ngang và trọng lượng G.sin

Sơ đ lực tác dụng:

Hình 2. 9: Sơ đ lực khi ô tô chuyển động theo điều kiện trượt
Phương trình hình chiếu c a t ng các lực lên mặt phẳng c a đư ng

Y'
mà

Y '' G.sin
Y'

Y ''

(

Flt .cos
Z'

Z '' ).

(2.17)

0
n

Trên hình chiều đ ng vuông góc mặt đư ng có:

Y'
Thay vào (G.cos

Flt .sin ).

Y '' G.cos
n

G.sin

16

Flt .sin
Flt .cos

0
0 thay Flt

G Vn2
g R


Ta được:

Vn

g .R

n

1

tg

n .tg

(2.18)

(m / s )

Khi ô tô quay vòng trên mặt đư ng nằm ngang

n

0

tg

n

0 ta có thể viết

l i

Vn

g.R. n (m / s)

(2.19)

Nhận xét:
Khi tính toán t c độ nguy hiểm Vn c a ôtô theo điều kiện lật đ Vn và theo điều
kiện bám Vn

(điều kiện trượt ngang).

Để đ m b o an toàn thì thư ng lấy theo điều kiện trượt ngang trước khi bị lật
đ , t c là: Vn

Vn với Vn

g.R. n (m / s) vàV n

n

c
2hg

g.R.

c
(m / s) nên
2hg

(2.20)

2.6 Tính chất n đ nh c a ô tô khi quay vòng:
2.6.1. Tính n định của ô tô khi chuyển động quaỔ vòng trên đường nằm ngang.

Hình 2. 10: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đường nằm ngang.

17