Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Khảo sát động lực học ô tô tăng tốc và quay vòng bằng mô hình một dãy phi tuyến

Chia sẻ: Sơ Dương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Khảo sát động lực học ô tô tăng tốc và quay vòng bằng mô hình một dãy phi tuyến" nghiên cứu động lực học ôtô là tìm ra qui luật chuyển động của ôtô từ đó xác định giới hạn an toàn, tìm sự tương thích giữa lái xe và xe, mở rộng khả năng điều khiển xe của lái xe. Quỹ đạo chuyển động của ô tô được xác định bởi vận tốc, gia tốc, quỹ đạo chuyển động bởi các thông số (x,y,u); đồng thời quỹ đạo chuyển động của nó được khái quát 3 trạng thái.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Khảo sát động lực học ô tô tăng tốc và quay vòng bằng mô hình một dãy phi tuyến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- HÀ QUỐC LỊCH KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ TĂNG TỐC VÀ QUAY VÒNG BẰNG MÔ HÌNH MỘT DÃY PHI TUYẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật Cơ khí động lực Hà Nội – Năm 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------- HÀ QUỐC LỊCH KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ TĂNG TỐC VÀ QUAY VÒNG BẰNG MÔ HÌNH MỘT DÃY PHI TUYẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật Cơ khí động lực NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS.LƯU VĂN TUẤN Hà Nội – Năm 2013
1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................ 3 DANH MỤC HÌNH VẼ ......................................................................................... 6 LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................... 9 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ ..................................... 11 1.1. Tổng quan về động lực ô tô ...................................................................... 11 1.2 Mục tiêu đề tài............................................................................................ 16 1.3 Nội dung của luận văn................................................................................ 19 Chương 2 LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ........................... 20 2.1. Cơ sơ lý thuyết lập mô hình ...................................................................... 20 2.2 Phương trình chuyển động tổng quát ......................................................... 24 Chương 3 MÔ HÌNH MỘT DÃY ........................................................................ 37 3.1 Phương trình chuyển động của mô hình một dãy tuyến tính ..................... 38 3.2 Quay vòng tĩnh ........................................................................................... 43 3.3 Ổn định chuyển động thẳng ....................................................................... 46 3.4. Mô hình động lực học ô tô một dãy phi tuyến .......................................... 47 3.5. Phương trình chuyển động ........................................................................ 51 3.6. Mô hình một dãy phi tuyến động lực học ô tô .......................................... 56 Chương 4 KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH TĂNG TỐC ............. 62 4.1 Đối tượng và thông số đầu vào .................................................................. 62 4.2. Kết quả và đánh giá ................................................................................... 63 4.2.1 Thông số điều khiển người lái ............................................................ 63
2 4.2.2 Quỹ đạo, vận tốc và gia tốc ................................................................. 64 4.2.3 Kết quả động lực học .......................................................................... 74 KẾT LUẬN .......................................................................................................... 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 81
3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT - Am2 : Diện tích, thiết diện -c : Hệ số khí động - kg / cm3 : Mật độ không khí - CL N / m : Độ cứng hướng kính lốp - CL1 N / m : Độ cứng hướng kính lốp trước - CL2 N / m : Độ cứng hướng kính lốp sau - C N / m : Độ cứng hệ thống treo - C1 N / m : Độ cứng treo trước - C2 N / m : Độ cứng treo sau - K Ns/ m : Hệ số cản hệ thống treo - K1 Ns/ m : Hệ số cản hệ thống treo trước - K 2 Ns / m : Hệ số cản hệ thống treo sau - a m  : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước - b m : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau -r : Bán kính tự do lốp - J kgm2 : Mômen quán tính trục y của xe - J yA1 kgm2 : Mômen quán tính trục y của cầu trước - yA2 2 : Mômen quán tính trục y của cầu sau - : Chiều cao mấp mô của đường h m - h1 m : Chiều cao mấp mô của đường phía trước - h2 m : Chiều cao mấp mô của đường phía sau
4 - FZ N : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe - FZ1 N : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía trước - FZ 2 N : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía sau - FZt N : Tải trọng tĩnh của bánh xe - FZ1, t N : Tải trọng tĩnh bánh xe phía trước - FZ 2,t N : Tải trọng tĩnh bánh xe phía sau - FZd N : Tải trọng động bánh xe - FZ1, d N : Tải trọng động bánh xe phía trước - FZ 2, d N : Tải trọng động bánh xe phía sau - FC N : Lực đàn hồi hệ thống treo - FC1 N : Lực đàn hồi hệ thống treo trước - FC 2 N : Lực đàn hồi hệ thống treo sau - FK N : Lực cản hệ thống treo - FK1 N : Lực cản hệ thống treo trước - F K 2 N : Lực cản hệ thống treo sau - FCL N : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe - FCL1 N : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe trước - FCL2 N : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau - mN : Khối lượng được treo - 1  : Khối lượng được treo trước - : Khối lượng được treo sau m2 N  - mA1 N : Khối lượng không được treo trước - mA2 N : Khối lượng không được treo sau
5 - b : Hệ số bám đường - ft m : Độ võng tĩnh - ft1 m : Độ võng tĩnh phía trước - ft 2 m : Độ võng tĩnh phía sau - rad : Góc lắc thân xe - m : Chuyển vị phương thẳng đứng cầu xe - 1 m : Chuyển vị phương thẳng đứng cầu trước - 2 m : Chuyển vị phương thẳng đứng cầu sau - : Vận tốc phương thẳng đứng cầu xe - : Vận tốc phương thẳng đứng cầu trước - : Vận tốc phương thẳng đứng cầu sau - : Gia tốc phương thẳng đứng cầu xe - : Gia tốc phương thẳng đứng cầu trước - 2 : Gia tốc phương thẳng đứng cầu sau - z, z / s, m/ s2 : Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối lượng được treo - z1, z / s, m/ s2 : Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối lượng được treo trước - z2 , z / s, m/ s2 : Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối lượng được treo sau
6 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Nguyên lý phanh .................................................................................. 11 Hình 1.2. Động lực học bánh xe khi phanh ......................................................... 12 Hình 1.3. Động lực học bánh xe khi tăng tốc ...................................................... 12 Hình 1.4. Lực tương tác bánh xe phụ thuộc hệ số trượt ...................................... 14 Hình 1.5. Sơ đồ điều khiển ô tô ...........................................................................17 Hình 1.6. Quan hệ động lực học ô tô: j = 1,2,3,4 ................................................. 18 Hình 2.1. Cấu trúc mô hình động lực học ô tô ..................................................... 21 Hình 2.2. Hệ tọa độ và các thông số động lực học ô tô cơ bản ..........................22 Hình 2.3. Mô đun động lực học trong mặt phẳng xy .......................................... 23 Hình 2.4. Mô đun dao động lắc ngang (trái) và lắc dọc (phải) ............................ 23 Hình 2.5. Mô đun động lực học ngang cầu xe và hệ thống treo .......................... 24 Hình 2.6. Mô hình động lực học 3D .................................................................... 28 Hình 2.7. Mặt chiếu bằng.................................................................................... 28 Hình 2.8. Mặt chiếu đứng ....................................................................................29 Hình 2.6. Cấu trúc lốp .......................................................................................... 35 Hình 2.7. Định nghĩa hệ tọa độ và lực bánh xe.................................................... 36 Hình 2.8. Định nghĩa hệ tọa độ và lực bánh xe theo SAE ................................... 36 Hình 2.9. Đặc tính lực Fx(s) tham số  ................................................................ 36 Hình 2.10. Đặc tính lực bên Fy(s) tham số  ...................................................... 36
7 Hình 3.1. Mô hình quay vòng một dãy ................................................................ 37 Hình 3.2. Mô hình một dãy tuyến tính ................................................................. 38 Hình 3.3 Sơ đồ xác định phản lực Fz trong mô hình tuyến tính .......................... 41 Hình 3.4. Mô hình một dãy tuyến tính động lực học ô tô .................................... 42 Hình 3.5. Đặc tính tự lái ....................................................................................... 44 Hình 3.6. Trạng thái quay vòng mô hình một dãy .............................................. 45 Hình 3.7. Mô hình phi tuyến một dãy ................................................................. 48 Hình 3.8. Mô hình phi tuyến một dãy ................................................................. 49 Hình 3.9. Mô hình một dãy phi tuyến ................................................................. 52 Hình 3.10. Cấu trúc lốp ....................................................................................... 54 Hình 3.10. Định nghĩa hệ tọa độ và lực bánh xe................................................. 55 Hình 3.11. Định nghĩa hệ tọa độ và lực bánh xe theo SAE ................................ 55 Hình 3.12. Đặc tính lực F x(s) tham số  ............................................................. 55 Hình 3.13. Đặc tính lực bên Fy(s) tham số  ..................................................... 55 Hình 3.15. Mô đun động lực học ô tô trong mặt phẳng xoy ................................ 56 Hình 3.17. Sơ đồ đặc tính treo ............................................................................. 58 Hình 3.18. Đặc tính lốp ....................................................................................... 59 Hình 4.1. Đồ thị mô men tăng tốc ........................................................................ 63 Hình 4.2. Đồ thị góc đánh lái ............................................................................... 63 Hình 4.3. Đồ thị quỹ đạo di chuyển xe ................................................................ 64 Hình 4.4. Đồ thị vận tốc ngang ............................................................................ 65 Hình 4.5. Đồ thị vận tốc dọc xe ........................................................................... 65
8 Hình 4.6. Đồ thị vận tốc tiếp tuyến ...................................................................... 66 Hình 4.7. Đồ thị tốc độ góc quay bánh sau .......................................................... 66 Hình 4.8. Đồ thị tốc độ góc quay bánh trước ....................................................... 67 Hình 4.9. Đồ thị gia tốc ngang ............................................................................. 67 Hình 4.10. Đồ thị gia tốc dọc ............................................................................... 68 Hình 4.11. Đồ thị gia tốc tiếp tuyến ..................................................................... 68 Hình 4.12. Đồ thị gia tốc góc quay đứng thân xe ................................................ 70 Hình 4.13. Đồ thị vận tốc góc quay đứng thân xe ............................................... 70 Hình 4.14. Đồ thị vận tốc và gia tốc góc quay đứng thân xe ............................... 71 Hình 4.15. Đồ thị góc trượt cầu sau ..................................................................... 71 Hình 4.16. Đồ thị góc trượt cầu trước .................................................................. 72 Hình 4.17. Đồ thị hiệu góc trượt .......................................................................... 72 Hình 4.18. Đồ thị góc hướng................................................................................ 73 Hình 4.19. Đồ thị phản lực mặt đường bánh sau ................................................. 74 Hình 4.20. Đồ thị phản lực mặt đường bánh trước .............................................. 74 Hình 4.21. Đồ thị lực dọc bánh trước .................................................................. 75 Hình 4.22. Đồ thị lực dọc bánh sau...................................................................... 76 Hình 4.23. Đồ thị lực ngang bánh sau.................................................................. 77 Hình 4.24. Đồ thị lực ngang bánh trước .............................................................. 77
9 LỜI NÓI ĐẦU Khi chuyển động, ô tô chịu ba thao tác của lái xe là ga (tăng tốc), phanh và quay vô lăng. Ba thao tác đó có thể tích hợp. Mức độ tích hợp đó càng cao khi thiết kế ô tô cơ điện tử hoặc các xe có trang bị ESP, ABS+TCS, GCC. Trong ba quá trình đó thì tăng tốc là một quá trình phức tạp hơn, hiện ít được nghiên cứu hơn là phanh. Ngày nay khi mà ô tô đã trở thành phương tiện đi lại ngày càng phổ biến, tốc độ ô tô ngày càng tăng cao thì yêu cầu về an toàn chuyển động ngày càng cao. Hệ thống truyền lực, còn gọi là hệ thông gia tốc cũng có vai trò là hệ thống an toàn, quyết định đến việc hạn chế tai nạn giao thông. Thêm vào đó cũng cần có những đánh giá đúng mức ảnh hưởng của các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tăngtốc nhằm góp phần làm sáng tỏ bản chất khả năng bám của ô tô khi tăng? Để góp phần giảm thiểu tai nạn giao thông, tác giả đã lựa chọn đề tài:”Khảo sát động lưc học ô tô tăng tốc và quay vòng bằng mô hình một dãy phi tuyến”. Tăng tốc là một quá trình ngược lại quá trình phanh. Như vậy về bản chất truyền lực là giống quá trình phanh; do vậy mô hình cũng là mô hình động lực học, chỉ khác các hàm đầu vào. Trong khuôn khổ của một luận văn thạc sĩ, đề tài được giới hạn với các nội dung sau: - Tổng quan về động lưc học ô tô; - Phương pháp xây dựng mô hình động lực học ô tô; - Xây dựng mô hình mô hình động lực học phanh ô tô một dãy phi tuyến; - Thiết lập các phương trình toán học mô tả động lực học ô tô; - Giải hệ phương trình được thành lập trên máy tính; - Khảo sát một số quá trình động lực học. Tác giả xin trân trọng cảm ơn đến các thầy trong Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng – Viện Cơ khí động lực – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đặc
10 biệt gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS.Lưu Văn Tuấn đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn trong việc định hướng nghiên cứu và các phương pháp giải quyết vấn đề cụ thể đặt ra. Tuy nhiên do thời gian nghiên cứu có hạn nên đề tài khó tránh khỏi sai sót. Tác giả rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp nhằm bổ sung và hoàn thiện hơn trong quá trình nghiên cứu tiếp theo. Hà Nội, ngày 25 tháng 9 năm 2013 Tác giả Hà Quốc Lịch
11 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ 1.1. Tổng quan về động lực ô tô Tăng tốc là một quá trình truyền lực giống quá trình phanh ôtô, chỉ khỏc mô men cấp cho bánh xe là mô men dương, là quá trình tính từ khi người lái phát hiện thấy có nhu cầu tăng vận tốc đến một giá trị xác định theo yêu cầu của người lái. Ngày nay hệ truyền lực ô tô còn là cơ cấu tích hợp điều khiển ổn định EPS, ACC và ô tô tự động GCC. Động cơ đốt trong tạo ra mô men tại bánh đà, truyền qua hộp số, các đăng, cầu xe và đến bánh xe; tạo ra một mô men dưới dạng ma sát truyền xuống đường tạo ra phản lực làm xe chuyển động. Mô men đó có bản chất là mô men được truyền theo nguyên lý “truyền khớp-đàn hồi-ma sát”. Nó khác mô men phanh chỉ do hướng truyền ngược lại; nguyên lý truyền cũng giống nguyên lý phanh như hình 1.1. Hình 1.1. Nguyên lý phanh
12 Hình 1.2. Động lực học bánh xe khi phanh Hình 1.3. Động lực học bánh xe khi tăng tốc
13 Hình 1.3 là sơ đồ động lực học bánh xe khi tăng tốc; còn hình 1.2 là bánh xe phanh. Bản chất là giống nhau, chỉ khác chiều của mô men cấp. Phương trình mô tả chuyển động của bánh xe trong các ô tô cơ điện tử là như nhau: J Ayij ij ( F ijx  F ijz f )[r0ij ( hij   ij )] Mij  MAij MBij Trong đó MAij là mô men từ động cơ, MBij là mô men phanh. Khi phanh/tăng tốc xảy ra hai quá trình: ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) xảy ra trong cơ cấu phanh; ma sát giữa bánh xe với mặt đường. Ma sát trong cơ cấu phanh được đặc trưng bởi hệ số ma sát giữa vật liệu làm guốc phanh, má phanh với trống phanh hay đĩa phanh. Ma sát giữa bánh xe với mặt đường đặc trưng bằng hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. Ma sát giữa guốc phanh, má phanh và trống phanh làm giảm tốc độ quay của bánh xe. Ma sát giữa bánh xe và mặt đường làm giảm tốc độ chuyển động của ôtô. Hệ thống phanh có hiệu quả tốt thì phần động năng phải được tiêu tán trong cơ cấu phanh dưới dạng nhiệt; tức là cơ cấu phanh không bị bó cứng. Khi tăng tốc, mô men tuyền từ động cơ qua bán trục tạo ra mô men chủ động M Aij , khác với mô men phanh về cơ chế truyền. Tuy nhiên, quan hệ truyền dưới đường là như nhau: “Truyền khớp-đàn hồi - ma sát”. Trong hệ truyền lực cũng tồn tại nhiều khâu ma sát mà xét đến vượt ra khỏi nội dung của luận án này. Chúng ta chỉ xét mô men truyền, chủ động hoặc phanh truyền xuống đường như một khâu ma sát. (i) Quá trình ma sát trong cơ cấu đặc trưng bởi hệ số ma sát khô hoặc ướt; phụ thuộc lực ép (cường độ phanh) và nhiệt độ má phanh; (ii) Quá trình ma sát giữa lốp và đường phức tạp hơn nhiều, phụ thuộc cấu trúc lốp và áp suất lốp với độ mấp mô tế vi của đường, đặc trưng bởi hệ số bám cực đại và hệ số bám cực tiểu, phụ thuộc động lực học bánh xe đàn hồi (phụ
14 thuộc phản lực đường lên bánh xe phương thẳng đứng và mô men chủ động/mô men phanh). Bản chất truyền lực giữa bánh xe và đường là ’’ truyền khớp - truyền đàn hồi đàn hồi-truyền ma sát’’. Khi phanh/tăng tốc, lái xe đạp phanh/ga, tạo ra mô men cho bánh xe M Bij / M Aij . Khi đó có hai thông số vận tốc là vận tốc dài và vận tộc quay; hai vận tốc này không bằng nhau, một phần do lốp biến dạng, một phần do trượt tương đối giữa lốp đường.Trượt xẩy ra khi quá trình đàn hồi kết thúc.Đặc trưng cho sự tổn hao vận tốc là hệ số trượt. Hình (1.2;1.3) các thông số động lực học của bánh xe khi phanh và tăng tốc; hình (1.4) là đặc tính lốp. Đặc tính lốp là hàm phụ thuộc giữa hệ số bám dọc, hệ số bám ngang với hệ số trượt dọc. Hình 1.4. Lực tương tác bánh xe phụ thuộc hệ số trượt C¸c yÕu tè ¶nh h-ëng đến khả năng truyền lực bánh xe đàn hồi: + Ph¶n lùc t¸c dông tõ ®-êng: mÊp m« ®-êng, ®-êng nghiªng, giã; + Lùc qu¸n tÝnh ly t©m khi t¨ng tèc, khi phanh, chÊt t¶i lÖch träng t©m; + §é b¸m gi÷a lèp vµ ®-êng: mÊp m« tÕ vi, m«i chÊt gi÷a lèp vµ ®-êng (n-íc, bôi, c¸t); + CÊu tróc cña lèp: ®é ®µn håi h-íng kÝnh, tiÕp tuyÕn vµ ngang;
15 + §éng lùc häc b¸nh xe: c-êng ®é phanh, tèc ®é t¨ng m«men khi phanh. §iÒu nµy dÉn ®Õn sù tr-ît b¸nh xe. Ng-êi ta th-êng biÓu diÔn lùc t-¬ng t¸c b¸nh xe theo hÖ sè b¸m x, y vµ ph¶n lùc FZ : FX F Zx (1.1) FY F Zy (1.2) Nh- vËy c¸c lùc t-¬ng t¸c khi phanh phô thuéc hai yÕu tè: + FZ : th«ng sè nµy phô thuéc ®éng lùc häc ph-¬ng th¼ng ®øng, phô thuéc c¸c yÕu tè nh- mÊp m« mÆt ®-êng, ®-êng nghiªng, giã, lùc qu¸n tÝnh ly t©m khi t¨ng tèc, khi phanh, quay v« l¨ng. + x , y : lµ hÖ sè b¸m (cßn ®-îc gäi lµ hÖ sè truyÒn lùc) phô thuéc c¸c yÕu tè nh- cÊu tróc cña lèp, bÒ mÆt ®-êng, vËn tèc tr-ît däc, tr-ît ngang.   Ngoµi ra khi phanh víi xe cã 4 b¸nh, c¸c cÆp FZ , F X ,F y, x, y i rÊt kh¸c nhau. §iÒu nµy g©y mÊt æn ®Þnh vµ mÊt kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn do lùc phanh hai phÝa kh¸c nhau vµ b¸nh xe kh«ng cã kh¶ n¨ng truyÒn lùc. Hệ truyền lực hiện đại có ba vi sai, có thể là vi sai có điều khiển nên mô men cấp cũng khác nhau, vì vậy bánh xe có thể trượt lết khi phanh. ViÖc x¸c ®Þnh c¸c quan hÖ ®éng lùc häc cña qu¸ tr×nh phanh ®Ó kh¶o s¸t c¸c yÕu tè ¶nh h-ëng ®Õn khả năng truyền lực lµ mét viÖc lµm cÇn thiÕt theo hai gãc ®é: + Cã kü thuËt phanh hîp lý cho l¸i xe ; + Cã biÖn ph¸p kÕt cÊu n©ng cao hiÖu qu¶ truyền lực bánh xe thông qua ABS+TCS ; ViÖc m« t¶ qu¸ tr×nh động lực học ô tô (phanh và tăng tốc) lµ khã kh¨n v× c¸c yÕu tè cña qu¸ tr×nh phanh lµ thay ®æi: + §-êng x¸ thay ®æi dÉn ®Õn hÖ sè b¸m thay ®æi;
16 + CÊu tróc xe vµ lèp thay ®æi; + Ph¶n x¹ cña ng-êi l¸i kh¸c nhau; thêi gian ph¶n øng kh¸c nhau; + M«i tr-êng khi phanh/tăng; C¸c hµm môc tiªu vÒ khả năng truyền lực do vËy phô thuéc nhiÒu yÕu tè mµ khi thÝ nghiÖm trªn ®-êng kh«ng thÓ x¸c ®Þnh t-êng minh ®-îc. V× vËy nghiªn cøu qu¸ tr×nh đó nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ động lực b»ng m« h×nh cã ý nghÜa to lín. Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu b»ng m« h×nh sÏ ®-îc hiÖu chØnh bëi c¸c thÝ nghiÖm ®¬n lÎ. + Khả năng truyền lực lµ mét hµm ®a biÕn chØ cã thÓ kh¶o s¸t sù phô thuéc b»ng m« h×nh; + Khả năng truyền lực thùc chÊt phô thuéc vµo ph¶n lùcFZ vµ hÖ sè b¸m x, y . Các hệ số x , y là một hàm đa biến, trước hết phải được nghiên cứu dưới dạng quy luật và sau đó tuỳ vào điều kiện cụ thể của xe và đường mà xác định các trị số (tham số) để mô tả chính xác các quá trình phanh cụ thể. 1.2 Mục tiêu đề tài Xuất phát từ ý tưởng trên, luận văn hướng tới:”Khảo sát động lực học ô tô tăng tốc và quay vòng bằng mô hình một dãy phi tuyến”. Nghiên cứu động lực học ôtô là tìm ra qui luật chuyển động của ôtô từ đó xác định giới hạn an toàn, tìm sự tương thích giữa lái xe và xe, mở rộng khả năng điều khiển xe của lái xe. Quỹ đạo chuyển động của ô tô được xác định bởi vận tốc, gia tốc, quỹ đạo chuyển động bởi các thông số (x ; đồng thời quỹ đạo chuyển động của nó được khái quát 3 trạng thái - Quay vòng đủ: ở trạng thái này ôtô có tính chất quay vòng lý tưởng, ở trường hợp này bán kính quay vòng thực tế của xe bằng với bán kính quay vòng yêu cầu. Xe chạy ổn định.
17 - Quay vòng thiếu: là trạng thái mà lái xe quay vô lăng nhiều hơn để vào cua. Trường hợp giới hạn xe có thể chuyển động theo phương tiếp tuyến. Trong trường hợp này xe có thể rơi vào trạng thái nguy hiểm–mất lái. - Quay vòng thừa: ôtô có tính năng quay vòng thừa tức là bán kính quay vòng của xe nhỏ hơn bán kính yêu cầu, ở trạng thái này xe bị mất ổn định nguy hiểm. Hình 1.5. Sơ đồ điều khiển ô tô Nhìn vào hình 1.5 chúng ta thấy lái xe có ba tác động: Ga để thay đổi mômen của động cơ (MA), phanh để tạo ra mô mem phanh (M B) và quay vô lăng δ. Dưới điều kiện ngoại cảnh như gió, đường nghiêng, lực quán tính, có thể làm thay đổi phản lực Fz lên các bánh xe và từ đó làm thay đổi các lực phương dọc và phương ngang tại các bánh xe, khi đó ô tô sẽ chuyển động với vận tốc dọc x , vận tốc ngang y , vận tốc góc quay thân xe  . Trong thực tế thì M A, M B, δ không có quan hệ tuyến tính với hàm phản ứng . Vì vậy việc nghiên cứu thiết lập một mô hình động lực học ô tô để xác định các giới hạn nguy hiểm là điều cần thiết, chúng ta có thể thiết lập quan hệ như hình 1.9. Các thông số (x là đặc trưng cho phản ứng của xe , được xác định quỹ đạo chuyển động của ô tô cũng như trạng thái quay vòng của ô tô.
18 Chính vì vậy việc thiết lập một mô hình động lực học ô tô là cần thiết nhằm xác định các yếu tố cấu trúc của ô tô, phản ứng của lái xe và các yếu tố ngoại cảnh là mục tiêu của nội dung nghiên cứu. Hình 1.6. Quan hệ động lực học ô tô: j = 1,2,3,4 Các yếu tố ảnh hưởng: 1. Điều kiện đường: - Độ bám, tính chất mặt đường; - Độ nghiêng, độ dốc của đường; - Các lực quán tính dọc, ngang. 2. Phản ứng lái xe: - Tốc độ ga, phanh, quay vô lăng và giá trị cực đại của M A, MB, δ. 3. Cấu trúc của ô tô: - Phân bố khối lượng (tọa độ trọng tâm); - Kết cấu lốp (Liên quan đến độ cứng dọc, độ cứng ngang, hướng kính). Mục tiêu nghiên cứu động lực học phanh ô tô là: (i) Xác định các giới hạn mất ổn định và lái của xe với các điều kiện sử dụng khác nhau nhằm định hướng an toàn cho lái xe; (ii) Nghiên cứu tối ưu quá trình phanh/truyền trong bài toán thiết kế; (iii) Thiết lập quan hệ điều khiển trong bài toán điều khiển ổn định ô tô.