Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe SYM T880

ĐẠI HỌC QUỔC GIA THÀNH PHỔ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HUỲNH XUÂN THANH

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH
MÔMEN QUÁN TÍNH KHỐI LƯỢNG XE SYM T880

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Cơ khí động lực
Mã số ngành: 60520116

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phổ Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HUỲNH XUÂN THANH

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH
MÔMEN QUÁN TÍNH KHỐI LƯỢNG XE SYM T880

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Cơ khí động lực
Mã số ngành : 60520116

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2016

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. TRẦN HỮU NHÂN ..............................................
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. NGUYỄN LÊ DUY KHẢI ..........................................
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. NGUYỄN CHÍ THANH ..............................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 12
tháng 01 năm 2016.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. HUỲNH THANH CÔNG ................................................................................
2. TS. NGUYỄN VĂN TRẠNG ................................................................................
3. TS. NGUYỄN LÊ DUY KHẢI ..............................................................................
4. TS. NGUYỄN CHÍ THANH .................................................................................
5. TS. PHẠM TUẤN ANH ........................................................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau
khi luận văn đã được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: HUỲNH XUÂN THANH

MSHV: 13131082

Ngày, tháng, năm sinh: 18-01-1982

Nơi sinh: Long An

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ khí động lực

Mã số: 60520116

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối
lượng xe SYM T880.

II. NHỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Tìm hiểu lý thuyết động lực học ô tô.
2. Nghiên cứu mô hình chuyển động 7 DOF ( 7 bậc tự do ) của ô tô trên đường mấp mô
bán bình phương hình sin.
3. Nghiên cứu mô hình toán học tính toán và mô phỏng các thông số xác định mômen
quán tính khối lượng ô tô SYM T880 bằng ngôn ngữ lập trình Matlab.
4. Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe SYM
T880 ( sử dụng cảm biến gia tốc lắp trên xe thực nghiệm ).
5. Xử lý và phân tích số liệu để xác định giá trị mômen quán tính khối lượng Ix, IY, gia
tốc góc lắc theta và gia tốc góc lắc phi bằng phương pháp thực nghiệm thông qua phần
mềm Matlab .
6. So sánh kết quả mômen quán tính khối lượng Ix, ly, gia tốc góc lắc theta và gia tốc
góc lắc phi giữa mô phỏng và giá trị đo thực tế.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/07/2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 4/12/2015
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Trần Hữu Nhân
Tp. HCM, ngày .... tháng.. . . năm 2016
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

CÁN BỘ HUỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

i


TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
(Họ tên và chữ ký)

i


LỜI CÁM ƠN
Luận văn tốt nghiệp này được hoàn thành vào tháng 12 năm 2015 trong bộ môn
Kỹ Thuật Ô tô - Máy động lực tại trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh.
Thời gian học tập trong suốt chương trình và thực hiện luận văn từ 06/07/2015 đến
04/12/2015 là khoảng thời gian quan trọng đối với bản thân. Để đạt được những thành
quả khoa học này, ngoài nỗ lực của bản thân, tác giả chắc chắn sẽ không thể hoàn thành
luận văn này nếu không có sự giúp đỡ, động viên của gia đình, thầy cô, bạn bè và các
bạn đồng nghiệp.
Đầu tiên, tác giả tỏ lòng cảm ơn chân thành đến TS. Trần Hữu Nhân, người thầy

đã tiếp nhận, giao đề tài và hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả cũng
gửi lời cám ơn sâu sắc đến các giảng viên bộ môn Kỹ Thuật Ô tô - Máy động lực đã
hướng dẫn em trong suốt quá trình đào tạo, đã cung cấp những tài liệu, hướng dẫn con
đường ngắn nhất để đi đến kết quả cuối cùng.
Kế đến, tác giả cám ơn tập thể giáo viên Khoa Cơ khí động lực và Ban giám hiệu
trường Trung cấp kỹ thuật và nghiệp vụ Nam Sài Gòn đã tạo điều kiện học tập và thực
hiện luận văn, đã gánh vác một phần công việc của tác giả trong thời gian thực hiện luận
văn.
Cuối cùng, tác giả cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã động viên, khuyến khích, giúp
đỡ công việc, đã gánh vác một phần công việc gia đình trong suốt quá trình học tập và
làm luận văn của tác giả.
Một lần nữa, tác giả chân thành cảm ơn tất cả.
Tp. HCM, ngày 04 tháng 01 năm 2016
Học viên thực hiện

HUỲNH XUÂN THANH

ii


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Động lực học ô tô là một lĩnh vực khá mới mẻ trong kỹ thuật ô tô, được phát
triển trong khoảng cuối thể kỷ 20 gần đây. Sự phát triển của nền toán học hiện đại cùng
với những phương pháp số khác nhau đã hỗ trợ cho động lực học nói chung và lĩnh vưc
ô tô nói riêng giải quyết những bài toán phức tạp trong thực tế vô cùng hiệu quả. Việc
áp dụng những thành quả của lĩnh vực động lực học ô tô cùng với các công nghệ điều
khiển, máy tính đã tạo nền tảng cho việc nghiên cứu, phát minh và thương mại hóa các
công nghệ điều khiển tính năng động lực học ổn định chuyển động của ô tô ngày càng
được phát triển.
Luận văn này chủ yếu nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen

quán tính khối lượng của ô tô SYM T880 từ mô hình thực nghiệm trên xe thực tế với
mô hình xe cơ sở SYM T880 có lắp cảm biến gia tốc và cho xe chạy qua mấp mô bán
bình phương hình sin, tín hiệu thu được từ cảm biến sẽ được xử lý bằng Matlab .
Kết quả thiết lập được mô hình thực nghiệm và từ đó so sánh kết quả đo với mô phỏng
lý thuyết.

iii


LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ
Luận văn này là một nỗ lực tìm tòi của chính bản thân tác giả dưới sự hướng dẫn
của thầy TS Trần Hữu Nhân. Các thuật toán trong tính toán số được ghi lại chính xác
theo các lý thuyết trong các tài liệu tham khảo tương ứng. Các kết quả tính toán lập trình
trên Matlab được đánh giá, phân tích. Do đề tài luận văn sử dụng các thông số của ô tô
tải nhẹ SYM T880 tham khảo từ tài liệu của hãng SYM nên dẫn đến việc đánh giá và
so sánh kết quả gặp nhiều khó khăn. Tuy nhiên, tác giả đã cố gắng xây dựng thuật toán
dựa trên những lý thuyết tính toán sẵn có và bằng quá trình thực nghiệm để đưa ra những
kết quả tối ưu nhất. Tác giả cam đoan những gì trình bày trong luận văn là những kết
quả trưng thực và chính xác.
Học viên thực hiện

HUỲNH XUÂN THANH

4


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò

MỤC LỤC

Chương 1: TỐNG QUAN
1.1

Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan trong và ngoài nước:

1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giói:
Để tăng khả năng chuyển động ổn định của xe và an toàn giao thông trên đường,
tối ưu hóa hiệu quả sử dụng xe, tăng tính êm dịu cho hành khách và hàng hóa, người sử
dụng có nhu cầu sử dụng xe như một thiết bị đa năng, có thể vừa làm phương tiện vận tải
hàng hóa, hành khách vừa làm phương tiện chuyên dùng phục vụ mục đích phát triển kinh
tế - xã hội. Nhưng việc tính toán và thiết kế tối ưu ổn định quá trình động lực học chuyển
động của xe là bài toán cần giải quyết để đảm bảo an toàn giao thông tăng hiệu quả sử
dụng. Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới có liên quan đến vấn đề động lực học
chuyển động của xe đã được công bố, các nghiên cứu tiêu biểu liên quan đến đề tài này
như:
Gary.J. Heydinger et al, 1999 [1] đã nghiên cứu xác định các thông số mômen
quán tính khối lượng quanh trọng tâm của xe. Trong bài báo này các thông số liên quan
đến quá trình chuyển động ổn định của xe như chiều cao trọng tâm, mômen quán tính
khối lượng tại trọng tâm xe được kiểm tra thông qua các thiết bị đo, phân tích và làm cơ
sở dữ liệu của Cơ quan quản lý an toàn giao thông quốc gia Mỹ nhằm nghiên cứu về an
toàn giao thông trên đường. Kết quả nghiên cứu có liên quan đến chiều cao trọng tâm xe,
vận tốc trượt tới hạn, yếu tố ổn định tĩnh và xác định chính xác mômen quán tính khối
lượng. Trong đó mômen quán tính khối lượng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chuyển
động ổn định của xe trên đường. Từ đó cho thấy mômen quán tính khối lượng tại trọng
tâm xe là rất quan trọng đối với bài toán tính toán động lực học chuyển động của xe.
Syabilla Sulaiman et al, 2012 [2] đã nghiên cứu mô hình chuyển động 7 DOF của
xe trong không gian 3 chiều (3D). Nghiên cứu này đề cập đến độ ổn định dao động, tính
êm dịu và chuyển động trên các bề mặt đường khác nhau nhằm cải thiện đặc tính động
lực học chuyển động của xe thông qua mô phỏng bằng Matlab. Công trình nghiên cứu
này cũng đã xác định các thông số phục vụ tính toán mô phỏng động lực học chuyển động

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

1

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò
như: độ cứng lốp xe, độ cứng lò xo hệ thống treo, hệ số giảm chấn, mômen quán tính và
các góc xoay trên các trục tọa độ. Kết quả của nghiên cứu cũng cho thấy các thông số nêu
trên ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chuyển động êm dịu và ổn định của xe trên mặt
đường.
S.H. Sawant et al, 2012 [3] đã nghiên cứu quá trình động lực học dao động của %
xe khi chuyển động trên bề mặt đường có biên dạng hình sin, với thông số hệ thống treo
% xe như: độ cứng lò xo, độ cứng lốp xe, biên dạng mặt đường, vận tốc chuyển động của
xe được cho trước. Quá trình động lực học cũng được tính toán mô phỏng thông qua phần
mềm Matlab nhằm so sánh kết quả lý thuyết với thực nghiệm. Qua đó cho thấy biên dạng
bề mặt đường cũng ảnh hưởng đến quá trình chuyển động ổn định của xe.
1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu tại Việt Nam:
Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang trong quá trình hình thành và phát triển
dần trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn hàng đầu của đất nước. Từ những thực tế đó,
cũng đã có một số đề tài thuộc chuyên ngành ô tô đề cập đến vấn đề động lực học chuyển
động ổn định của ôtô như:
Trần Hữu Nhân [4] đã phân tích tối ưu hóa hệ thống treo của hệ dao động % xe
nhằm tăng cường khả năng động lực học chuyển động ổn định của xe. Quá trình phân tích
thực nghiệm trên hệ thống treo trước của xe SMV T880 kiểu Macpherson với các thông
số như: độ cứng lò xo, hệ số giảm chấn, độ cứng lốp, khối lượng được treo...thử nghiệm
cho xe chuyển động trên bề mặt đường có biên dạng bán bình phương hình sin với vận

tốc cho trước. Với mô phỏng bằng Matlab khi cố định thông số độ cứng và thay đổi hệ số
giảm chấn cho thấy sự khác biệt về dao động của khối lượng được treo. Và quá trình thay
đổi này tác động mạnh đến khả năng chuyển động ổn định của xe. Điều đó cho thấy vai
trò của các thông số phục vụ tính toán động lực học chuyển động của xe là vô cùng quan
trọng.
Trương Hoàng Tuấn, luận văn thạc sĩ, 2013 [5] đã phân tích tải trọng động tác
dụng lên xe tải nhẹ với xe cơ sở SMV T880 bằng phương pháp mô phỏng. Luận văn cũng
xác định các thông số phục vụ tính toán mô phỏng động lực học bằng thực nghiệm như:
thông số hệ thống treo, mômen quán tính khối lượng, mô phỏng xe chuyển động với vận

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

2

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò
tốc không đổi trên đường có biên dạng bề mặt mấp mô khác nhau để xác định tải trọng
động tác dụng lên xe. Qua đó các thông số phục vụ tính toán mô phỏng động lực học đã
đáp ứng được quá trình tính toán mô phỏng chuyển động của xe trên bề mặt đường có
biên dạng khác nhau. Từ đó cho thấy vai trò các thông số về động lực học là vô cùng quan
trọng. Đặc biệt trong đó có các thông số về vị trí tọa độ trọng tâm, mômen quán tính khối
lượng tại tọa độ trọng tâm xe.
1.2 Lý do chọn đề tài:
Xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình động lực học chuyển động của ôtô
trên mặt đường là một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết. Trong quá trình ôtô làm việc trên
đường có nhiều biên dạng bề mặt mấp mô khác nhau, đó là nguyên nhân gây ảnh hưởng
trực tiếp đến khả năng chuyển động ổn định của xe. Có nhiều nghiên cứu liên quan đến

các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của ôtô trên đường như: tính toán tải trọng
động tác dụng lên thân xe [5], tính toán góc xoay và chuyển động của thân xe... Mục tiêu
của những nghiên cứu này là nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán
tính khối lượng phục vụ cho việc tính toán động lực học của ôtô.
Để làm rõ các thông số liên quan này, với mô hình thiết bị thực nghiệm xác định
các thông số phục vụ tính toán mômen quán tính khối lượng, mô phỏng động lực học ô
tô dựa trên xe cơ sở SYM T880, là xe hiện có sẵn tại xưởng thực tập ô tô nhà C3 với đầy
đủ các thông số kỹ thuật như: khối lượng, kích thước, đã được tiến hành thu thập từ các
đề tài nghiên cứu trước [5]. Tuy nhiên các thông số được sử dụng trong các bài toán tính
toán ở các nghiên cứu trước chủ yếu được xác định bằng tính toán đơn giản. Mô hình sử
dụng trong nghiên cứu này được lắp các cảm biến xác định gia tốc và dao động thân xe.
Dựa vào mô hình này, để nghiên cứu và đưa ra phương pháp thực nghiệm xác định các
thông số cần thiết có liên quan đến động lực học chuyển động của xe, đó chính là lý do
tác giả chọn đề tài “ Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mô men quán tính
khối lượng xe SYM T880 ”
1.3 Mục tiêu nghiên cứu:
•

Đề xuất phương pháp thực nghiêm xác định mômen quán tính khối lượng phục vụ
tính toán mô phỏng động lực học ô tô phù hợp.

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

3

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò

•

Xử lý và phân tích các số liệu thực nghiêm kết hợp các mô hình mô phỏng động
lực học đã được nghiên cứu, từ đó tính toán được các thông số cần thiết cho bài
toán xác định mômen quán tính khối lượng, phục vụ mô phỏng động lực học của
xe.

1.4 Đổi tượng và phưưng pháp nghiên cứu:
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu:
- Xe ôtô tải thùng lửng SYM T880 là xe hiện có sẵn tại xưởng thực tập ô tô nhà C3 với
đầy đủ các thông số kỹ thuật như : khối lượng, kích thước, đã được tiến hành thu thập từ
các đề tài nghiên cứu trước [5]. Tuy nhiên các thông số được sử dụng trong các bài toán
tính toán ở các nghiên cứu trước chủ yếu được xác định bằng tính toán đơn giản. Từ các
nghiên cứu trước đó [5] cho thấy vai trò của các thông số được sử dụng trong các bài toán
là vô cùng quan trọng. Đặc biệt trong đó có các thông số về vị trí tọa độ trọng tâm, mômen
quán tính khối lượng tại tọa độ trọng tâm xe.
- Một số hình ảnh về thông số kích thước xe SYM T880

3880

Hình 1.1 - Bố trí chung ôtô SYM T880.

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

4

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe

SỶM T88Ò
1.4.2 Phương pháp nghiên cứu:
• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến nội dung của luận văn như: lý thuyết tính
toán dao động ô tô, ổn định dao động trên ô tô, động lực học ô tô, thu thập tài liệu
qua sách giáo khoa, luận văn thạc sĩ, và các bài báo khoa học nghiên cứu xác định
các thông số và mô phỏng về động lực học của ô tô.
• Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
Phân tích, đo kiểm thực tế ô tô SYM T880 có lắp các cảm biến đo gia tốc và dao
động thân xe để xác định thông số tính toán thực nghiệm phục vụ mô phỏng động
lực học khi xe chuyển động trên đường có biên dạng bề mặt mấp mô khác nhau.
• Áp dụng phương pháp Lagrange, so sánh kết quả tính toán mômen quán tính khối
lượng bằng phương pháp thực nghiệm và mô phỏng thông qua phần mềm Matlab.
1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
1.5.1 Ý nghĩa khoa học:
• Xây dựng được phương pháp thực nghiêm góp phần xác định chính xác hơn các
thông số ảnh hưởng trực tiếp đến tính năng động lực học chuyển động của ôtô.
• Kết quả thực nghiệm đo đạc được kết hợp với các bài toán mô phỏng đã được
nghiên cứu trước đó. Từ đó cũng xác định một cách chính xác hơn các thông số
trực tiếp ảnh hưởng đến động lực học, an toàn chuyển động của xe.
1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn:
• Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở tham khảo để xác định các thông số phục
vụ tính toán mô phỏng động lực học từ xe cơ sở SYM T880.
• Phương án thực nghiệm đề xuất có thể xác định được các thông số cần thiết cho
bài toán động lực học qua đó giúp cho việc đánh giá tính năng an toàn chuyển
động của ô tô .
1.6 Kết luận:
Việc nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

5

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò
phục vụ tính toán mô phỏng động lực học là nhiệm vụ quan trọng và cần thiết trong quá
trình xây dựng bài toán động lực học ô tô dựa trên mô hình thật của xe SYM T880 chuyển
động trên đường. Từ các thông số được xác định bằng phương pháp thực nghiệm dựa vào
các cảm biến sẽ là cơ sở cho việc xác định các thông số cần thiết cho bài toán động lực
học qua đó giúp cho việc đánh giá tính năng an toàn chuyển động của ô tô. Qua đó làm
tài liệu tham khảo cho các cơ sở thiết kế xe nhằm đảm bảo kết cấu tối ưu nhất và đảm an
toàn khi tham gia giao thông.

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

6

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò

Chương 2: Cơ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 So* đồ nguyên lý thiết bị đo:
2.1.1 Sư đồ hệ thống:
autùbip

.bủng aỊ,
MOTU&OSQ
MocMcđo
um :i'J. >ín

VI xử >í

Fro bí»3 cào

Thiih b|đo ụ*

Ttiiíl bỉ thu RF ặaù lii: uss '.irt mif

Hu Qí

lií-

linh xứ lýdữlÁu
níiin được, hull

i:i r»ụ

*■*

Hình 2.1 - Sơ đồ hệ thống thiết bị đo gia tốc MOTU - 6050, giao diện trên máy
tinh.
MOTU - 6050 là cảm biến đo gia tốc, vận tốc góc được gắn trực tiếp lên thân xe, vị trí
xác định các thông số cần đo. Thiết bị này sử dụng pin với bộ vi xử lý, bộ thu phát RF 2.4
GHz, phát tín hiệu không dây ( giống như wifi ). Kèm theo cảm biến này là bộ USB - 2G4
thu tín hiệu do MOTU-6060 phát ra, USB này gồm bộ thu phát RF 2.4 GHz, bộ vi xử lý

và đầu cắm vào cổng USB của laptop. Laptop được cài sẵn một phần mềm xử lý dữ liệu
nhận được từ cảm biến phát ra và được USB thu lại, nhờ có chương trình xử lý và dữ liệu

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

7

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò
được xuất ra file báo cáo dạng excel.
2.1.2 Thông số kỹ thuật của MOTU - 6050:
- Đo gia tốc tịnh tiến trên 3 trục X, y, z, gia tốc đo lớn nhất là ± 16g ở nhiệt độ 25 độ c,
sai số ± 0,02%/ độ c ( với g là gia tốc trọng trường g = 9.81m/s2 ).
- Đo vận tốc góc trên 3 trục X, y, z với giá trị lớn nhất là ± 2000 độ/s sai số là ± 20 độ/s.
- Sử dụng pin sạc 3.7 V Li-Po 300mAh, thời gian sử dụng 48giờ/llần sạc.
- Giao tiếp không dây với bộ thu, tần số 2.4 GHz, tốc độ truyền tối đa 2Mbps, khoảng
cách tối đa 10m.
- MOTU- 6050 dùng để đo gia tốc tịnh tiến, gia tốc góc, góc xoay, góc nghiêng, tốc độ
xe...
- Chu kỳ đo chính xác tới giá trị 0,01s = 10ms.
Đây là hình ảnh và kích thước tham khảo của bộ MOTU - 6050.

Hình 2.2 - Cảm biến đo gia tốc MOTU - 6050.

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

8

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò
2.1.3 Thông số kỹ thuật của USB 2G4-A7105:
- Giao tiếp USB 2.0 tương thích với Window XP,Vista, Win7 - 32/64bits.
- Giao tiếp không dây với bộ phát MOTU - 6050 tần số 2.4GHz, tốc độ truyền tối đa
2Mbps, khoảng cách tối đa ÍOm.
Hình ảnh của USB 2.4 GHz

Hình 2.3-USB 2G4 A7105.
2.2. Thông sổ kỹ thuật xe SYM T880[8]:
2.2.1 Kết cấu xe SYM T880:

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

9

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò

Hình 2.4 - Kết cấu xe SYM T880.
2.2.2 Thông số kỹ thuật xe SYM T880 [8]:
Bảng 2.1 - Bảng thông số kỹ thuật xe SYM T880

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

10

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

11

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò
HỆ THÔNG TREO
Trước

Độc lập kiểu Macpherson

Sau

Nhíp, ống giảm chấn

HỆ THỐNG PHANH
Trước

Đĩa

Sau

Tang trống

LÓP XE
Kiểu lốp

165/70 R13

2.3 Sơ đồ bố trí thiết bị đo:

a)

b)

Hình 2.5 - Sơ đồ lắp đặt cảm biến đo vận tốc và gia tốc gốc.
a) chịu xoắn; b) chịu uốn
Từ sơ đồ bố trí cảm biến này (lắp tại đuôi xe), lấy ra các vận tốc góc và gia tốc góc trên
các trục tọa độ X, y, z. Nhờ thiết bị USB 2G4 thu các tín hiệu phát ra từ các cảm biến,
qua phần mềm xử lý tín hiệu sẽ xuất ra file dữ liệu có 6 thông số dưới dạng file excel.
2.4 Tầm quan trọng của mômen quán tính khối lượng:

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

12

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh

Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò
Mômen quán tính khối lượng bao gồm mômen quán tính lắc dọc Ixx, momen quan tính
lắc ngang Iyy, mômen quán tính xoay đứng Izz, có ảnh hường rất lớn đến quá trình chuyển
động của xe trên đường.
Theo nghiên cứu của Gary.J. Heydinger et al, 1999 [1] mômen quán tính khối
lượng tại trọng tâm xe được kiểm tra thông qua các thiết bị đo, phân tích và là cơ sở dữ
liệu của Cơ quan quản lý an toàn giao thông quốc gia Mỹ nhằm nghiên cứu về an toàn
giao thông trên đường. Kết quả nghiên cứu có liên quan đến chiều cao trọng tâm xe, vận
tốc trượt tới hạn, yếu tố ổn định tĩnh và xác định chính xác mômen quán tính khối lượng.
Trong đó mômen quán tính khối lượng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chuyển động
ổn định của xe. Nghiên cứu thử nghiệm trên nhiều kiểu xe khác nhau, kết quả như sau:
MM (Wifi vs. VEHICLE MASS

□ n
&

-ộ
Q

ữ

o
ÍL

□

n

£i

*c
□

on

OCARS
o VANS
□rRUCKS
A.SƯV5

—1—
3000

Hình 2. 6 - Liên hệ giữa mômen quán tính dọc trục Ixx/(M.(T/2)2 )với khối lượng
xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế).

1O3u 1500 2CW 2500 3COT

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

13

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò

Hình 2. 7 - Liên hệ giữa mômen quán tính theo chiều ngang Iyy/(M.(L/2)2) với
khối lượng xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế).
L : chiều dài cơ sở của xe.
vs. VEHICLE MASS

4
*4

i
ọ

□ D
c

o°

OCARS
OVANS □1
RUCKS
A5UV5

đũ

---------------- 1 ----------------

10«)

150fl
2000
Vehicto

2500

3000

(kg)

Hình 2. 8 - Liên hệ giữa mômen quán tính xoay đứng Izz/(M.(L/2)2) với khối
lượng xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế).
I„/((M L TX4) vs. VEHICLE MASS

i
-j o.ũỉ

*

&

V

í
IL

- ú.ũủ
nn

a

□
----------QJ --------- S—

a□

ỬCAR5
0 VAM5
Qrnucrs
aSƯVS

—
3000

Vehicle Masi (kg)

Hình 2. 9 - Liên hệ giữa mômen quán tính xoay đứng Ixz/(M.L.T)/4) với khối
lượng xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế).
M((ML-TJJ4) vs. VEHICLE MASS
ủ

o
A

o OQ.

a
* Vtì

a ■>

n°
°

nu
n
J -------------- cH ------- -------

ỘCA&5
□r»LiCKS

□□
3000

Vehicle Mass (kg)

Hình 2.10 - Liên hệ giữa mômen quán tính trong mặt phẳng dọc Ixz/(M.L.T)/4) với
khối lượng xe (trong điều kiện xe chỉ có tài xế).

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

14

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò
Ngoài ra mômen quán tính còn ảnh hưởng đến vận tốc trượt tới hạn của xe

(2.1)
vận tóc truợt tói
hạn
Với M : khối lượng xe; g : gia tốc trọng trường; H: chiều cao trọng tâm xe; T: chiều

rộng cơ sở của xe; Iơxx: mômen quán tính khối lượng dọc trục X khi dời trục tọa độ,
được xác định như sau:

(2.2)
Từ những kết quả trên đã cho ta thấy tầm quan trọng của mômen quán tính khối lượng
đối với quá trình chuyển động của xe trên đường.
2.5 Xác định vị trí tọa độ trọng tâm xe T880 bằng phương pháp thực nghiệm [6]:
2.5.1 Xác định vị trí tọa độ trọng tâm xe theo phưong dọc trục:
Tọa độ trọng tâm c được xác định bằng thực nghiệm. Để xác định được vị trí tọa độ
trọng tâm, ta dùng cân để xác định tải trọng của 2 cầu trước và sau ( Fzi và Fz2 ). Từ đó
một cách gần đúng có thể xác định khối lượng toàn bộ của xe, tiến hành đo chiều dài cơ
sở 1, là khoảng cách từ tâm cầu trước đến tâm cầu sau.
1 = ai + a2

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

(2.3)

15

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò

Hình 2.11 - Vị trí tọa độ trọng tâm theo phương dọc trục của xe
Giả sử cầu trước chịu lực 2Fzi, vị trí tọa độ trọng tâm sẽ được xác định bằng phương
trình cân bằng tĩnh:
=ũ

(2.4)

Theo phương trình cân bằng lực ta có:
ỲPi! +

>-tụự =(J

Rút gọn ta được vị trí tọa độ trọng tâm c theo phương dọc trục và giá trị phản lực:

(2.6)
= ^(w-2F±1)
32= I- âĩ

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

16

2.5.2
Xác định chiều
cao trọng tâm xe:

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh


Nghiên cứu phương pháp thực nghiệm xác định mômen quán tính khối lượng xe
SỶM T88Ò

Hình 2.12 - Chiều cao tọa độ trọng tâm theo phương dọc trục
Để xác định chiều cao trọng tâm xe ta phải tiến hành đo các lực tác dụng lên cầu trước

và sau của xe trên một mặt phẳng nghiêng, với bánh trước bị khóa chặt để giữ đúng vị
trí còn bánh sau thì tự do. Con đội sẽ nâng bánh trước lên, như sơ đồ trên hình vẽ. Giả
sử ta biết tọa độ ngang của trọng tâm, lúc này xe sẽ tạo với mặt phẳng ngang 1 góc ộ.
Ta có phương trình cân bằng tĩnh :
= |J

(2.
,vb. - 0

Suy ra:
2F,! 4-2Fĩs= 0
'T1 íỉ( L Cừí< tí* - (h - /ỈỊ ãn

+2Ft’(tì2™^+(fe-fĩ)sãn^} = 0

(2.8)

Từ đây, phản lực và chiều cao trọng tâm xe được xác định:

■; Ẳ?.xLti + ri]

GVHD: TS. Trần Hữu Nhân

-I- Fsiu á -

17

HVTH: Huỳnh Xuân Thanh