Luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng áp suất lốp đến tính dẫn hướng ô tô khách lắp ráp tại Việt Nam

1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Đặng Việt Hà và PGS. Cao Trọng Hiền. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 1 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 2 Nghiên cứu sinh TS. Đặng Việt Hà PGS. Cao Trọng Hiền Đinh Quang Vũ luan an 2 LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Trƣờng Ðại học Giao thông vận tải, Khoa cơ khí, Bộ môn Ô tô đã tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh thực hiện luận án tại Trƣờng Ðại học Giao thông vận tải. Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn tập thể thầy hƣớng dẫn là TS.

Đặng Việt Hà và PGS. Cao Trọng Hiền đã tận tình hƣớng dẫn trong việc định hƣớng nghiên cứu và phƣơng pháp giải quyết các vấn đề cụ thể đặt để thực hiện và hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn Ô tô, khoa Cơ khí - Trƣờng Ðại học Giao thông vận tải, luôn giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất để hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn các Thầy, Cô trong bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng – Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, phòng thí nghiệm Động lực học và truyền động các phƣơng tiện cơ giới - Học viện Kỹ thuật Quân sự đã ủng hộ và giúp đỡ để hoàn thành luận án.

Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Cục Đăng kiểm Việt Nam, Trung tâm thử nghiệm xe cơ giới cùng bạn bè, đồng nghiệp đã ủng hộ, động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn đến các chuyên gia ngành Động lực đã đóng góp các ý kiến quý báu để luận án đƣợc hoàn thiện. Cuối cùng nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những ngƣời đã luôn động viên, khuyến khích trong suốt thời gian tham gia nghiên cứu và thực hiện công trình này. Nghiên cứu sinh Đinh Quang Vũ luan an 3 MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.

7 DANH MỤC BẢNG BIỂU. 11 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ. 17 Mục tiêu nghiên cứu. 17 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.

17 Phƣơng pháp nghiên cứu. 18 Những kết quả mới và ý nghĩa khoa học, thực tiễn của luận án. 18 Nội dung luận án. 19 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.

Tính dẫn hƣớng của ô tô. Khái niệm về sự lăn lệch của bánh xe đàn hồi. Tính quay vòng của ô tô. Các yếu tố đánh giá tính dẫn hƣớng.

Mô hình động lực học nghiên cứu tính dẫn hƣớng của ô tô. Mô hình phẳng một khối lƣợng. Mô hình không gian một khối lƣợng. Mô hình không gian 3 khối lƣợng nghiên cứu tính dẫn hƣớng.

Các nghiên cứu tính dẫn hƣớng của ô tô ở trong và ngoài nƣớc. Nghiên cứu trong nƣớc. Nghiên cứu ngoài nƣớc. Mục tiêu, đối tƣợng, phạm vi, phƣơng pháp nghiên cứu và ý nghĩa khoa học, thực tiễn.

Mục tiêu nghiên cứu. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu. Những kết quả mới và ý nghĩa khoa học, thực tiễn của luận án.

Nội dung luận án. Kết luận chƣơng 1. 39 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC NGHIÊN CỨU TÍNH DẪN HƢỚNG CỦA Ô TÔ KHÁCH. Phân tích cấu trúc và các giả thiết lập mô hình.

Đối tƣợng nghiên cứu. Phân tích cấu trúc của đối tƣợng. Các giả thiết khi xây dựng mô hình. Xây dựng mô hình động lực học.

Hệ quy chiếu. Thiết lập hệ phƣơng trình toán học. Trong mặt phẳng đƣờng xOy. Cấu trúc mô hình động lực học ô tô khách.

Điều kiện đầu vào của phƣơng trình vi phân. Kết luận chƣơng 2. 67 CHƢƠNG 3: KHẢO SÁT TÍNH DẪN HƢỚNG CỦA Ô TÔ KHÁCH SẢN XUẤT LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM. Lựa chọn các thông số để khảo sát.

Tiêu chí đánh giá tính dẫn hƣớng. Các phƣơng án khảo sát. Điều kiện khảo sát. Quy luật đánh lái.

Thuật toán giải hệ phƣơng trình vi phân bằng phần mềm mô phỏng số. Khảo sát ảnh hƣởng của một số thông số đến tính dẫn hƣớng của ô tô. Khảo sát đặc tính lốp. Khảo sát ảnh hƣởng của áp suất lốp đến gia tốc ngang.

Khảo sát ảnh hƣởng của áp suất lốp đến vận tốc góc quay thân xe. Khảo sát ảnh hƣởng của áp suất lốp đến quỹ đạo chuyển động. Kết luận chƣơng 3. 94 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM.

95 Thí nghiệm xác định các thông số đầu vào. 95 Thí nghiệm ô tô trên đƣờng và bãi thử về tính dẫn hƣớng. Thí nghiệm xác định các thông số đầu vào. Đo khối lƣợng ô tô.

Đo tọa độ trọng tâm của ô tô. Thí nghiệm đo tỷ số truyền của hệ thống lái. Xác định một số thông số kích thƣớc làm thông số đầu vào cho bài toán lý thuyết. Đo độ cứng ngang của lốp.

Thí nghiệm ô tô trên đƣờng và bãi thử về tính dẫn hƣớng. Điều kiện thí nghiệm. Thiết bị thí nghiệm. Quá trình thí nghiệm.

Đánh giá kết quả đo và kết luận. Kết luận chƣơng 4. 127 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 128 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.

130 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO. CÁC THAM SỐ ĐẦU VÀO CỦA MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC. 136 PHỤ LỤC 2: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM BỀN ĐỒ GÁ. 139 luan an 6 ĐO ĐỘ CỨNG NGANG CỦA LỐP.

GIẢI HỆ PHƢƠNG TRÌNH BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM QUAY VÕNG VỚI GÓC QUAY VÀNH TAY LÁI VÀ VẬN TỐC DỌC KHÔNG ĐỔI. MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM. 148 luan an 7 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Thông số Ký hiệu Đơn vị 1.

Áp suất không khí trong lốp trƣớc/ sau Pw1/ Pw2 N/m2 2. Áp suất không khí trong lốp Pw N/m2 Bán kính quay vòng của ô tô tính đến trọng tâm của xe trong 3. R m trƣờng hợp lốp không biến dạng Bán kính quay vòng của ô tô tính đến trọng tâm của xe trong 4. Rb m trƣờng hợp lốp biến dạng 5.

Bán kính động lực học của bánh xe rd m 6. Mấp mô mặt đƣờng thứ ij, (i=1,2; j=T,P) hij m 7. Chiều cao từ trọng tâm xe tới mặt đƣờng h1 m 8. Chiều cao tâm quay tức thời của cầu i, (i=1,2) hri m 9.

Chiều cao tâm khí động tác động vào xe hw m 10. Chiều dài cơ sở xe L m 11. Đƣờng kính tự do của lốp D m 12. Chiều rộng toàn bộ của ô tô B m Khoảng cách từ trọng tâm khối lƣợng đƣợc treo đến cầu 13.

an, bn m trƣớc, sau 14. Khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục nghiêng hka m 15. Vết bánh xe trƣớc/ sau B1/ B2 m 16. Chuyển vị ngang của cầu thứ i theo phƣơng ngang, (i=1,2) ycj m 17.

Khoảng K cách 2 hệ thống treo cầu i, (i=1,2) 2wi m 18. Chuyển vị tâm cầu thứ i, (i=1,2) ξci m Chuyển vị theo trục x tâm vết tiếp xúc bánh xe thứ ij, (i=1,2; 19. exij m j=T,P) Chuyển vị điểm liên kết dƣới, trên của hệ treo bánh xe thứ ij 20. ξDij, ξTij m (i=1,2; j=T,P) Độ võng động (hành trình trả) của hệ thống treo thứ ij (i=1,2; f dtij 21.

m j=T,P) luan an 8 Độ võng tĩnh (hành trình nén) của hệ thống treo thứ ij (i=1,2; f dnij 22. m j=T,P) Chuyển vị thẳng đứng trọng tâm bánh xe thứ ij (i=1,2; 23. Chuyển vị thẳng đứng của khối lƣợng đƣợc treo z m 25. Độ cứng thanh ổn định trƣớc và sau CT1, CT2 Nm/rad 26.

Độ cứng ngang của lốp Ky N/rad 27. Độ cứng hƣớng kính của lốp thứ ij, (i=1, j=T,P) CLij N/m 28. Độ cứng hệ thống treo Cij 29. Gia tốc tại trọng tâm xe theo phƣơng x, y, z jx, jy, jz m/s2 30.

Góc lăn lệch trung bình của các bánh xe cầu trƣớc, sau 1, 2 rad 31. Góc lăn lệch do lực ngang tác dụng y rad 32. Góc lăn lệch do góc vát bánh xe gây ra  rad 33. Góc lắc ngang cầu trƣớc, sau βc1, βc2 rad 34.

Góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hƣớng  rad 35. Góc quay bánh xe dẫn hƣớng cầu trƣớc bên phải, trái P,  rad 36. Góc quay vành tay lái  rad 37. Góc lắc dọc của khối lƣợng đƣợc treo, không đƣợc treo n, h rad 38.

Góc lắc ngang thân xe (khối lƣợng đƣợc treo) k rad 39. Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij, (i=1,2; j=T,P) Kij N/(m/s) 40. Hệ số cản giảm chấn hƣớng kính lốp thứ ij, (i=1,2; j=T,P) KLij N/(m/s) sij 41. Hệ số trƣợt dọc của bánh xe 42.

Khối lƣợng toàn bộ của ô tô ma kg 43. Khối lƣợng đƣợc treo của ô tô mn kg 44. Khối lƣợng không đƣợc treo cầu trƣớc, sau mh1, mh2 kg luan an 9 45. Khối lƣợng toàn bộ phân bố lên bánh xe cầu trƣớc, sau m1, m2 kg 46.

Lực dọc, ngang tác dụng lên xe ô tô Px, Py N 47. Lực quán tính ly tâm tác dụng theo phƣơng trục x, y của xe Pjx, Pjy N 48. Lực cản khí động Fwx N 49. Lực đàn hồi lốp bánh xe thứ ij, (i=1, j=T,P) ZCLij N 50.

Lực đàn hồi hệ thống treo thứ ij, (i=1, j=T,P) ZCij N 51. Lực cản giảm chấn lốp bánh xe thứ ij, (i=1, j=T,P) ZKLij N 52. Lực cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij, (i=1, j=T,P) ZKij N 53. Phản lực theo trục z bánh xe thứ ij, (i=1, j=T,P) ZLij N Lực liên kết ngang khối lƣợng không treo và đƣợc treo tại 54.

Yri N tâm quay Ri (i=1,2) tác động từ cầu Lực liên kết ngang khối lƣợng không treo và đƣợc treo tại 55. Y’ri N tâm quay Ri (i=1,2) tác động từ khối lƣợng đƣợc treo 56. Lực ngang bánh xe thứ ij, (i=1, j=T,P) Yij N X ij 57. Lực dọc bánh xe thứ ij (i=1, j=T,P) N X ij' 58.

Phản lực dọc bánh xe thứ ij (i=1, j=T,P) N Mx, My, 59. Mô men quanh trục x, y, z của ô tô Nm Mz Mô men quán tính của khối lƣợng đƣợc treo đối với trục x, 60. Jx, Jy, Jz kgm2 y, z 61. Mô men quán tính của bánh xe theo trục x (i=1,2; j=T,P) JLij kgm2 62.

Mô men quán tính của cầu trƣớc, cầu sau Jc1, Jc2 kgm2 63. Mô men phanh đặt lên các bánh xe thứ ij, (i=1,2; j=T,P) MPij Nm 64.