RealEDU.

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA H ỘI
À N
---------------------------------------
HÀ QUỐC LỊCH
KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ TĂNG TỐC VÀ
QUAY VÒNG B ÌNH M ÃY PHI TUY
ẰNG MÔ H ỘT D ẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật Cơ khí động lực
Hà N –
ội Năm 2013

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA H ỘI
À N
---------------------------------------
HÀ QUỐC LỊCH
KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ TĂNG TỐC VÀ
QUAY VÒNG B ÌNH M ÃY PHI TUY
ẰNG MÔ H ỘT D ẾN
LUẬN VĂN THẠC SĨ Ỹ THUẬT
K
Kỹ thuật Cơ khí động lực
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS.LƯU VĂN TUẤN
Hà N –
ội Năm 2013

3. 1
M C L
Ụ ỤC
DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH T T T
Ụ Ệ Ữ VIẾ Ắ ............................................3
DANH MỤ Ẽ
C HÌNH V .........................................................................................6
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................9
Chương 1 Ổ
T NG QUAN V NG L C H C Ô TÔ
Ề ĐỘ Ự Ọ .....................................11
1.1. T ng quan v ng l c ô tô
ổ ề độ ự ......................................................................11
1.2 M tài
ục tiêu đề ............................................................................................16
1.3 N i dung c a lu
ộ ủ ận văn................................................................................19
Chương 2 LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘ Ự
NG L C HỌC Ô TÔ...........................20
2.1. Cơ sơ lý thuyế ậ
t l p mô hình......................................................................20
2.2 Phương trình chuyển độ ổ
ng t ng quát.........................................................24
Chương 3 MÔ HÌNH M T DÃY
Ộ ........................................................................37
3.1 Phương trình chuyển độ ủ
ng c a mô hình m t dãy tuy
ộ ến tính.....................38
3.2 Quay vòng tĩnh...........................................................................................43
3.3 nh chuy
Ổn đị ển độ ẳ
ng th ng .......................................................................46
3.4. Mô hình độ ự ọ
ng l c h c ô tô mộ ế
t dãy phi tuy n..........................................47
3.5. Phương trình chuyển động........................................................................51
3.6. Mô hình mộ ến độ ự ọ
t dãy phi tuy ng l c h c ô tô..........................................56
Chương 4 ẢO SÁT ĐỘ Ự
KH NG L C HỌC QUÁ TRÌNH TĂNG TỐC .............62
4.1 và thông s
Đối tượng ố đầu vào ..................................................................62
4.2. K t qu
ế ả và đánh giá...................................................................................63
4.2.1 Thông s u khi
ố điề ển người lái ............................................................63

4. 2
4.2.2 Qu o, v n t c và gia t c
ỹ đạ ậ ố ố .................................................................64
4.2.3 K t qu ng l
ế ả độ ực h c
ọ ..........................................................................74
K T LU N
Ế Ậ ..........................................................................................................80
TÀI LIỆU THAM KH O
Ả ....................................................................................81

5. 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
-  2
A m : Diện tích, thiết diện
- c : Hệ số khí động
-  3
/
kg cm
 : Mật độ không khí
-  /
L
C N m c ng h ng kính l p
: Độ ứ ướ ố
- 
1
/
L
C N m c ng h ng kính l p tr c
: Độ ứ ướ ố ướ
- 
2 /
L
C N m c ng h ng kính l p sau
: Độ ứ ướ ố
-  /
C N m c ng h ng treo
: Độ ứ ệ thố
- 
1 /
C N m : Độ cứng treo trước
- 
2
/
C N m : Độ cứng treo sau
-  /
K Ns m : Hệ số cản hệ thống treo
- 
1 /
K Ns m : Hệ số cản hệ thống treo trước
- 
2 /
K 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
-  2
J kgm : Mômen quán tính trục y của xe
-  2
1
yA
J kgm : Mômen quán tính trục y của cầu trước
- 2
2
yA
: Mômen quán tính trục y của cầu sau
-

h m
: Chiều cao mấp mô của đường
- 
1
h m : Chiều cao mấp mô của đường phía trước
- 
2
h m : Chiều cao mấp mô của đường phía sau

6. 4
- 
Z
F N : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe
- 
1
Z
F N : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía trước
- 
2
Z
F N : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía sau
- 
Zt
F N : Tải trọng tĩnh của bánh xe
- 
1,
Z t
F N : Tải trọng tĩnh bánh xe phía trước
- 
2,
Z t
F N : Tải trọng tĩnh bánh xe phía sau
- 
Zd
F N : Tải trọng động bánh xe
- 
1,
Z d
F N : Tải trọng động bánh xe phía trước
- 
2,
Z d
F N : Tải trọng động bánh xe phía sau
- 
C
F N : Lực đàn hồi hệ thống treo
- 
1
C
F N : Lực đàn hồi hệ thống treo trước
- 
2
C
F N : Lực đàn hồi hệ thống treo sau
- 
K
F N : Lực cản hệ thống treo
- 
1
K
F N : Lực cản hệ thống treo trước
- 
2
K
F N : Lực cản hệ thống treo sau
- 
CL
F N : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe
- 
1
CL
F N : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe trước
- 
2
CL
F N : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau
- 
m N : Khối lượng được treo
- 
1 : Khối lượng được treo trước
-
 
2
m N
: Khối lượng được treo sau
- 
1
A
m N : Khối lượng không được treo trước
- 
2
A
m N : Khối lượng không được treo sau

7. 5
- b
 : Hệ số bám đường
- 
t
f m : Độ võng tĩnh
- 
1
t
f m : Độ võng tĩnh phía trước
- 
2
t
f 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
- 2
, / , /
z z s m s : Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối
lượng được treo
- 2
1, / , /
z z s m s : Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối
lượng được treo trước
- 2
2, / , /
z z s m s : Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng khối
lượng được treo sau

8. 6
DANH M C HÌNH V
Ụ Ẽ
Hình 1.1. Nguyên lý phanh ..................................................................................11
Hình 1.2. Độ ự
ng l c h c bánh xe khi phanh
ọ .........................................................12
Hình 1.3. Độ ự
ng l c học bánh xe khi tăng tốc ......................................................12
Hình 1.4. Lực tương tác bánh xe phụ ộ ệ ố trượ
thu c h s t ......................................14
Hình 1.5. Sơ đồ ề
đi u khi n ô tô
ể ...........................................................................17
Hình 1.6. Quan h ng l c h c ô tô: j = 1,2,3,4
ệ độ ự ọ .................................................18
Hình 2.1. Cấu trúc mô hình độ ự ọ
ng l c h c ô tô.....................................................21
Hình 2.2. H t
ệ ọa độ ố độ
và các thông s ng l c h n
ự ọc ô tô cơ bả ..........................22
Hình 2.3. Mô đun độ ự ọ
ng l c h c trong m t ph ng xy
ặ ẳ ..........................................23
Hình 2.4. Mô đun dao độ ắ
ng l c ngang (trái) và l c d c (ph
ắ ọ ải)............................23
Hình 2.5. Mô đun độ ự ọ
ng l c h c ngang c u xe và h
ầ ệ thống treo..........................24
Hình 2.6. Mô hình độ ự ọ
ng l c h c 3D ....................................................................28
Hình 2.7. M t chi u b
ặ ế ằng....................................................................................28
Hình 2.8. M t chi
ặ ếu đứng ....................................................................................29
Hình 2.6 u trúc l p
. Cấ ố ..........................................................................................35
Hình 2.7. Định nghĩa hệ ọa độ ự
t và l c bánh xe....................................................36
Hình 2.8. Định nghĩa hệ ọa độ ự
t và l c bánh xe theo SAE...................................36
Hình 2.9. Đặc tính l c F
ự x(s) tham số ................................................................36
Hình 2.1 c tính l c bên F
0. Đặ ự y(s) tham số  ......................................................36

9. 7
Hình 3.1. Mô hình quay vòng m t dãy
ộ ................................................................37
Hình 3.2. Mô hình m t dãy tuy
ộ ến tính.................................................................38
Hình 3.3 Sơ đồ xác đị ả ự
nh ph n l c Fz trong mô hình tuy n tính
ế ..........................41
Hình 3.4. Mô hình m t dãy tuy
ộ ến tính độ ự ọ
ng l c h c ô tô....................................42
Hình 3.5. Đặc tính t lái
ự .......................................................................................44
Hình 3.6. Tr ng thái quay vòng mô hình m t dãy
ạ ộ ..............................................45
Hình 3.7. Mô hình phi tuy n m
ế ột dãy.................................................................48
Hình 3.8. Mô hình phi tuy n m
ế ột dãy.................................................................49
Hình 3.9. Mô hình m t dãy phi tuy n
ộ ế .................................................................52
Hình 3.10. C u trúc l p
ấ ố .......................................................................................54
Hình 3.10. Định nghĩa hệ ọa độ ự
t và l c bánh xe.................................................55
Hình 3.11. Định nghĩa hệ ọa độ ự
t và l c bánh xe theo SAE................................55
Hình 3.12. Đặc tính l c F
ự x(s) tham số .............................................................55
Hình 3.1 c tính l c bên F
3. Đặ ự y(s) tham số  .....................................................55
Hình 3.15. Mô đun độ ự ọ
ng l c h c ô tô trong m t ph ng xoy
ặ ẳ ................................56
Hình 3.17. Sơ đồ đặc tính treo .............................................................................58
Hình 3.18. Đặc tính l p
ố .......................................................................................59
Hình 4.1. Đồ ị mô men tăng tố
th c........................................................................63
Hình 4.2. Đồ thị góc đánh lái...............................................................................63
Hình 4.3. Đồ ị ỹ đạ
th qu o di chuyển xe ................................................................64
Hình 4.4. Đồ ị ậ ố
th v n t c ngang ............................................................................65
Hình 4.5. Đồ ị ậ ố ọ
th v n t c d c xe ...........................................................................65

10. 8
Hình 4.6. Đồ ị ậ ố ế
th v n t c ti p tuy n
ế ......................................................................66
Hình 4.7. Đồ ị ố độ
th t c góc quay bánh sau..........................................................66
Hình 4.8. Đồ ị ốc độ góc quay bánh trướ
th t c.......................................................67
Hình 4.9. Đồ ị ố
th gia t c ngang.............................................................................67
Hình 4.10. Đồ thị ố ọ
gia t c d c...............................................................................68
Hình 4.11. Đồ thị ố ế
gia t c ti p tuy n
ế .....................................................................68
Hình 4.12. Đồ thị ốc góc quay đứ
gia t ng thân xe ................................................70
Hình 4.13. Đồ thị ậ ốc góc quay đứ
v n t ng thân xe ...............................................70
Hình 4.14. Đồ thị ậ ố
v n t c và gia t c góc quay ng thân xe
ố đứ ...............................71
Hình 4.15. Đồ thị góc trượ ầ
t c u sau.....................................................................71
Hình 4.16. Đồ thị góc trượ ầu trướ
t c c..................................................................72
Hình 4.17. Đồ thị ệu góc trượ
hi t..........................................................................72
Hình 4.18. Đồ thị góc hướng................................................................................73
Hình 4.19. Đồ thị ả ự
ph n l c mặt đường bánh sau .................................................74
Hình 4.20. Đồ thị ả ự
ph n l c mặt đường bánh trước..............................................74
Hình 4.21. Đồ thị ự ọc bánh trướ
l c d c ..................................................................75
Hình 4.22. Đồ thị ự ọ
l c d c bánh sau......................................................................76
Hình 4.23. Đồ thị ự
l c ngang bánh sau..................................................................77
Hình 4.24. Đồ thị ực ngang bánh trướ
l c ..............................................................77

11. 9
LỜI NÓI ĐẦU
Khi chuyển động, ô tô ch u ba thao tác c c), phanh và
ị ủa lái xe là ga (tăng tố
quay vô lăng. Ba thao tác đó có thể ợ ức độ ợp đó càng cao khi
tích h p. M tích h
thi t k n t c các xe có trang b ESP, ABS+TCS, GCC. Trong ba
ế ế ô tô cơ điệ ử hoặ ị
quá trình đó thì tăng tố ộ ứ ạp hơn, hiện ít đượ ứ
c là m t quá trình ph c t c nghiên c u
hơn là phanh.
Ngày nay khi mà ô tô đã trở thành phương tiện đi lạ ổ ế
i ngày càng ph bi n,
t thì yêu c u v an toàn chuy ng ngày càng
ốc độ ô tô ngày càng tăng cao ầ ề ển độ
cao. H truy n l c, còn g i là h thông gia t là h
ệ thống ề ự ọ ệ ốc cũng có vai trò ệ thống
an toàn, n vi c h n ch tai n n giao thông
quyết định đế ệ ạ ế ạ . Thêm vào đó cũng cần
có nh ng c a các y u t ng n kh
ững đánh giá đúng mức ảnh hưở ủ ế ố ảnh hưở đế ả năng
tăngtố ằ
c nh m góp ph n làm sáng t b n ch
ầ ỏ ả ấ ả năng bám củ khi tăng
t kh a ô tô ?
góp ph n gi m thi u tai n n giao thông, tác gi a ch
Để ầ ả ể ạ ả đã lự ọn đề
tài:”Khả động lưc học ô tô tăng tố ằ ộ
o sát c và quay vòng b ng mô hình m t
dãy phi tuy n
ế ”. T c là m c l quá trình phanh
ăng tố ột quá trình ngượ ại . Như vậy
v b n ch t truy n l c là gi ng quá trình phanh; do v
ề ả ấ ề ự ố ậy mô hình cũng là mô hình
độ ự ọ ỉ khác các hàm đầ
ng l c h c, ch u vào. Trong khuôn kh c a m
ổ ủ ộ ận văn thạ
t lu c
s c gi
ĩ, đề tài đượ ới h n v i các n i dung sau:
ạ ớ ộ
- T ng quan v
ổ ề động lưc học ô tô;
- Phương pháp xây dựng mô hình độ ự ọ
ng l c h c ô tô;
- Xây dựng mô hình mô hình độ ự ọ
ng l c h c phanh ô tô mộ ế
t dãy phi tuy n;
- Thi t l
ế ập các phương trình toán học mô t ng l c h ô tô;
ả độ ự ọc
- i h
Giả ệ phương trình đượ ậ
c thành l p trên máy tính;
- o sát m t s quá trình ng l c h
Khả ộ ố độ ự ọc.
Tác gi xin trân tr ng c n các th y trong B môn Ô tô và Xe
ả ọ ảm ơn đế ầ ộ
chuyên d ng ng l i h c Bách Khoa Hà N
ụ – Viện Cơ khí độ ực – Trường Đạ ọ ội. Đặc

12. 10
biệ ử ờ ả
t g i l i c m ơn ớ Lưu Văn Tuấ đ ận tình giúp đỡ
chân thành t i PGS.TS. n ã t ,
hướ ẫ ệc định hướ ứu và các phương pháp giả ế ấ
ng d n trong vi ng nghiên c i quy t v n
đề ụ ể đặ
c th t ra.
Tuy nhiên do th i gian nghiên c u có h tài khó tránh kh i sai sót.
ờ ứ ạn nên đề ỏ
Tác gi r t mong nh c s n c a các th y cô và các
ả ấ ận đượ ự quan tâm đóng góp ý kiế ủ ầ
b ng nghi p nh m b sung và hoàn thi
ạn đồ ệ ằ ổ ện hơn trong quá trình nghiên cứu
tiếp theo.
Hà Nội, ngày 25 tháng 9 năm 2013
Tác giả
c L
Hà Quố ịch

13. 11
Chương 1
T NG QUAN V NG L C H C Ô TÔ
Ổ Ề ĐỘ Ự Ọ
1.1. T ng quan v ng l c ô tô
ổ ề độ ự
Tăng tố ộ ề ự ố
c là m t quá trình truy n l c gi ng quá trình phanh ôtô, ch c m
ỉ khỏ ô
men c i lái phát
ấp cho bánh xe là mô men dương, là quá trình tính từ khi ngườ
hiệ ấ ầu tăng vậ ốc đế ộ ị xác đị ầ ủ
n th y có nhu c n t n m t giá tr nh theo yêu c u c a
ngư đi
ờ ệ ề ự ô tô còn là cơ cấ ợ
i lái. Ngày nay h truy n l c u tích h p ề ể
u khi n ổn định
EPS, ACC và ô tô t ng GCC. t trong t o ra mô men t
ự độ Động cơ đố ạ ại bánh đà,
truy n qua h p s n bánh xe; t o ra m
ề ộ ố, các đăng, cầu xe và đế ạ ột mô men dưới
d ma sát truy n xu ng t o ra ph n l c làm xe chuy ng. Mô men
ạng ề ống đườ ạ ả ự ển độ
đó có bả ấ ợ ề ý “truyề ớ đàn hồ
n ch t là mô men đư c truy n theo nguyên l n kh p- i-ma
sát ng truy c l i; nguyên lý truy
”. Nó khác mô men phanh chỉ do hướ ền ngượ ạ ền
cũng giống nguyên lý phanh như hình 1.1.
Hình 1.1. Nguyên lý phanh

14. 12
Hình 1.2. ng l c h
Độ ự ọc bánh xe khi phanh
Hình 1.3. ng l c h
Độ ự ọ tăng
c bánh xe khi t c
ố

15. 13
Hình 1.3 là sơ đồ độ ự ọc bánh xe khi tăng tố
ng l c h c; còn hình 1.2 là bánh
xe phanh. B n ch t là gi ng nhau, ch khác chi u c a mô men c
ả ấ ố ỉ ề ủ ấp. Phương trình
mô t chuy ng c
ả ển độ ủa bánh xe trong các ô tô cơ điệ ử là như nhau:
n t
ij ij ij ij 0ij ij ij
ij Aij ij
( )[ ( )]
Ay x z
B
J F F f r h
M M M
 
   
 
Trong đó Aij
M là mô men từ động cơ, Bij
M là mô men phanh.
Khi phanh t x y ra hai quá trình: ma sát gi a má phanh và tr
/tăng ốc ả ữ ống
phanh u phanh; ma sát gi a bánh xe v i m
(đĩa phanh) xảy ra trong cơ cấ ữ ớ ặt
đườ trong cơ cấu phanh được đặc trưng bở ệ ố ữ ậ ệ
ng. Ma sát i h s ma sát gi a v t li u
làm gu c phanh, má phanh v i tr a bánh xe
ố ớ ống phanh hay đĩa phanh. Ma sát giữ
v i m ng h s bám gi a bánh xe v i m ng. Ma sát
ớ ặt đường đặc trưng bằ ệ ố ữ ớ ặt đườ
giữ ố ố ả ốc độ ủ
a gu c phanh, má phanh và tr ng phanh làm gi m t quay c a bánh xe.
Ma sát gi a bánh xe và m
ữ ặt đường làm gi m t chuy ng c a ôtô. H
ả ốc độ ển độ ủ ệ
thố ệ ả ố ầ động năng phải được tiêu tán trong cơ cấ
ng phanh có hi u qu t t thì ph n u
phanh dướ ạ ệ ức là cơ cấ ị ứ tăng ố
i d ng nhi t; t u phanh không b bó c ng. Khi t c, mô
men tuy n t c t o ra mô men ch
ề ừ động cơ qua bán trụ ạ ủ động Aij
M , khác v i mô
ớ
men phanh v truy Tuy nhiên, quan h truy
ề cơ chế ền. ệ ền dưới đường là như nhau:
“Truyề ớ đàn hồ ma sát”. Trong hệ ề ực cũng tồ ạ ề
n kh p- i - truy n l n t i nhi u khâu ma
sát mà xét đến vượ ỏ ộ ủ ậ ỉ
t ra kh i n i dung c a lu n án này. Chúng ta ch xét mô men
truy n, ch ng ho c phanh truy n xu
ề ủ độ ặ ề ống đường như một khâu ma sát.
(i) i h s ma sát khô ho
Quá trình ma sát trong cơ cấu đặc trưng bở ệ ố ặc ướt;
phụ ộ ực ép (cường độ ệt độ
thu c l anh) và nhi
ph má phanh;
(ii) Quá trình ma sát gi a l ng ph c t u, ph c c
ữ ốp và đườ ứ ạp hơn nhiề ụ thuộ ấu
trúc l p và áp su t l p v m p mô t vi c i h s bám
ố ấ ố ới độ ấ ế ủa đường, đặc trưng bở ệ ố
c i và h s bám c c ti u, ph thu
ực đạ ệ ố ự ể ụ ộc độ ự ọc bánh xe đàn hồ
ng l c h i (phụ

16. 14
t c ph n l ng và mô men ch ng/mô
huộ ả ực đường lên bánh xe phương thẳng đứ ủ độ
men phanh).
B n ch t truy n l c gi ng là truy n kh
ả ấ ề ự ữa bánh xe và đườ ’’ ề ớ ề
p - truy n
đàn hồi đàn hồi-truyền ma sát’’.
Khi phanh c p phanh/ga, t o ra mô men cho bánh xe
/tăng tố , lái xe đạ ạ Bij
M /
Aij
M . Khi đó có hai thông số ậ ố ậ ố ậ ộ
v n t c là v n t c dài và v n t c quay; hai v n t
ậ ốc
này không b ng nhau, m t ph n do l p bi n d ng, m t ph
ằ ộ ầ ố ế ạ ộ ần do trượt tương đối
giữ ốp đường.Trượ ẩy ra khi quá trình đàn hồ ết thúc.Đặc trưng cho sự ổ
a l t x i k t n
hao v n t c là h s t. Hình (1.2;1.3) các thông s ng l c h c c a bánh xe
ậ ố ệ ố trượ ố độ ự ọ ủ
khi phanh c; hình (1.4 c tính l c tính l p là hàm ph thu
và tăng tố ) là đặ ốp. Đặ ố ụ ộc
giữ ệ ố
a h s bám d c, h s bám ngang v i h
ọ ệ ố ớ ệ ố trượ ọ
s t d c.
Hình 1.4. Lực tương tác bánh xe phụ ộ ệ ố trượ
thu c h s t
C¸c yÕu tè ¶nh h-ëng n kh n l
đế ả năng truyề ực 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;

17. 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
Z
F :
X Z x
F F 
 (1.1)
Y Z y
F F 
 (1.2)
Nh- vËy c¸c lùc t-¬ng t¸c khi phanh phô thuéc hai yÕu tè:
+ Z
F : 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  
Z
, , , ,
X y x y i
F F F   t kh¸c
rÊ
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. H truy n l c hi
ệ ề ự ện đại
có ba vi sai, có th u khi n nên mô men c
ể là vi sai có điề ể ấp cũng khác nhau, vì
v y bánh xe có th
ậ ể trượ ế
t l t 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 lµ mét viÖc lµm cÇn thiÕt theo hai
khả năng truyề ự
n l c
gãc ®é:
+ Cã kü thuËt phanh hîp lý cho l¸i xe ;
+ Cã biÖn ph¸p kÕt cÊu n©ng cao hiÖu qu¶ truy n l c bánh xe thông qua
ề ự
ABS+TCS ;
ViÖc m« t¶ qu¸ tr×nh lµ khã kh¨n v×
độ ự ọc ô tô (phanh và tăng tố
ng l c h c)
c¸c yÕu tè cña qu¸ tr×nh phanh lµ thay ®æi:
+ §-êng x¸ thay ®æi dÉn ®Õn hÖ sè b¸m thay ®æi;

18. 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 do vËy phô thuéc nhiÒu yÕu tè
khả năng truyề ự
n l c
mµ khi thÝ nghiÖm trªn ®-êng kh«ng thÓ x¸c ®Þnh t-êng minh ®-îc.
V× vËy nghiªn cøu qu¸ tr× »m n©ng cao hiÖu qu¶ b»ng m«
nh đó nh độ ự
ng l c
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.
lµ mét hµm ®a biÕn chØ cã thÓ kh¶o s¸t sù phô thuéc
+ Khả năng truyề ự
n l c
b»ng m« h×nh;
thùc chÊt phô thuéc vµo ph¶n lùc
+ Khả năng truyề ự
n l c Z
F 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:”Khả độ ự ọc ô tô tăng
o sát ng l c h
t c và quay vòng b ng mô hình m t dãy phi tuy n
ố ằ ộ ế ”. Nghiên c ng l c h c
ứu độ ự ọ
ôtô là tìm ra qui lu t chuy ng c a ôtô t nh gi i h n an toàn, tìm s
ậ ển độ ủ ừ đó xác đị ớ ạ ự
tương thích giữ ở ộ ả năng điề ể ủ ỹ
a lái xe và xe, m r ng kh u khi n xe c a lái xe. Qu
đạ ển độ ủ ô tô được xác đị ở ậ ố ố ỹ đạ ể
o chuy ng c a nh b i v n t c, gia t c, qu o chuy n
độ ở ố
ng b i các thông s (x ; đồ ờ ỹ đạ ển độ ủa nó đượ
ng th i qu o chuy ng c c khái
quát 3 tr ng thái
ạ
- :
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.

19. 17
- l
Quay vòng thiếu: à 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 ề ể
đi u khi n 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 (MB) 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 ại các bánh xe, khi đó ô tô sẽ chuyển động với vận tốc dọc
t x, vận
tốc ngang y , vận tốc góc quay thân xe  .
Trong thực tế thì MA, MB, 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 Các thông số
hình 1.9. (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.

20. 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 h ng l c h c ô tô: j = 1,2,3,4
ệ độ ự ọ
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 MA, 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).
M c tiêu nghiên c
ụ ứu độ ự
ng l c h c phanh ô tô là:
ọ
(i) nh các gi i h n m nh và lái c a xe v
Xác đị ớ ạ ất ổn đị ủ ới các điề ệ ử
u ki n s
d khác nhau nh
ụng ằm định hướng an toàn cho lái xe;
(ii) Nghiên c u t
ứ ối ưu quá trình phanh ề
/truy n trong bài toán thi t k ;
ế ế
(iii) t l p quan h
Thiế ậ ệ điều khiển trong bài toán điề ể
u khi n ổn định ô tô.

21. 19
1.3 Nội dung của luận văn
C u trúc c lu
ấ ủa ận văn:”Khả động lưc học ô tô tăng tố
o sát c và quay vòng
b ng mô hình m
ằ ộ ế
t dãy phi tuy n ” có 3 phần chính như sau:
(i) T ng quan v ng l c h
ổ ề độ ự ọc ô tô;
(ii) Lý thuy l
ết ậ mô hình độ ự ọ
p ng l c h c;
(iii) L p mô hình m t dãy phi tuy n và kh o sát ng l c h c ô tô khi
ậ ộ ế ả độ ự ọ
phanh quay vòng.

22. 20
Chương 2
LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
2.1. Cơ sơ lý thuyết lập mô hình
Độ ự ọ ợ ữa độ ự ọ phương ẳ
ng l c h c ô tô là tích h p gi ng l c h c ngang, th ng
đứng và độ ự ọ
ng l c h c phương dọc:
(i) ng l c h c d c/Longitudinal Dynamics
Độ ự ọ ọ
(ii) ng l c h
Độ ự ọc phương thẳng đứng/Vertical Dynamics
(iii) ng l c h c ngang/Lateral Dynamics
Độ ự ọ
Thân xe có ba chuy ng t nh ti n và 3 chuy ng góc. Thân xe liên
ển độ ị ế ển độ
k t v ng l c h c bánh
ế ới 4 bánh xe; độ ự ọ xe như một mô hình con. Như vậy động
l c h c ô tô là m t mô hình tích h ng l c h c c a m t h c nhi
ự ọ ộ ợp: là độ ự ọ ủ ộ ệ cơ họ ều
v t, liên k i và liên k t ma sát, liên k t kh ng l c h c c a ô tô
ậ ết đàn hồ ế ế ớp. Độ ự ọ ủ
đượ ả ệ ố định G(OXYZ). Nhưng để ả ệ ả
c mô t trong h c mô t các h con ta ph i
xác l p các h c c b B(oxyz). Gi a chúng liên h v i nhau qua các ma tr
ậ ệ ụ ộ ữ ệ ớ ận
xoay. V iên c u và thi t l ng l c h c, thu
ề phương pháp ngh ứ ế ập mô hình độ ự ọ ận
tiệ ấ ấ ệ ề ật MBS. Trong sơ đồ
n nh t là tách c u trúc theo nguyên lý h nhi u v hình
2.1 là c u trúc h ng l c h c ô tô.
ấ ệ độ ự ọ
(i) Mô đun chính “XY” là mô hình độ ự ọ ặ ẳ ề
ng l c h c ô tô trong m t ph ng n n
XOY, mô t chuy ng t nh ti
ả ển độ ị ến phương x, phương ngang y và chuyển động
quay thân xe; thông s u vào là các l c/mô men
ố đầ ự tương tác bánh xe yj
, ,
xj zj
F F M
mà thông số ra là các đại lượngx .
(ii) mô hình l p nh l
Mô đun “ ố ” xác đị ực/mô men tương tác bánh xe
yj
, ,
xj zj
F F M
. Thông s u vào cho mô hình l p là h s t d c và h s l ch
ố đầ ố ệ ố trượ ọ ệ ố ệ
bên bánh xe. Để xác định các hệ ố trượ ọ ần mô đun độ ự ọ
s t d c ta c ng l c h c
“ ” ớ ố ậ ố
bánh xe v i thông s ra là v n t c góc . Các thông s ng h c bánh xe
ố độ ọ

23. 21
“vậ ố ọ ậ ố
n t c d c, v n t c ngang x ” được xác đị ận xoay giũa hai
nh qua ma tr
h t c nh và c c b .
ệ ọa độ ố đị ụ ộ
Hình 2.1. Cấu trúc mô hình độ ự ọ
ng l c h c ô tô
(iii) ng l c h c (quay) c a bánh xe trong
Mô đun bánh xe “R” mô tả độ ự ọ ủ
m t ph ng.
ặ ẳng thẳng đứ
(iv) ng l c h nh các
Mô đun “Độ ự ọc ô tô phương thẳng đứng z” nhằm xác đị
phả ự
n l c zj
F bao g m cá
ồ c mô đun con: (i) mô đun dao độ ọc, (ii) mô đun
ng d
dao động ngang, (iii) mô đun dao độ ầu xe, (iv) mô đun hệ ố
ng ngang c th ng

24. 22
treo. l p vào
Trong mô đun bánh xe “ ố ” có thông số zj
F , vì v y ta c n thi t l
ậ ầ ế ập
mô hình độ ự ọc phương thẳng đứng z. Trong mô đun này có mô đun
ng l c h
“độ ự ọ ẳng đứ ọ ầ mô đun “ ệ ố
ng l c h c th ng thân xe d c và ngang, c u xe, H th ng
treo”.
Hình 2.2. H t và các thông s
ệ ọa độ ố động l c h
ự ọc ô tô cơ bản
Hình 2.2 định nghĩa hệ toạ độ ớ ọ
xe B (Cxyz) v i tr ng tâm C. Trục x đi qua
C là tr ng chuy ng c a ô tô; tr a lái xe là
ục hướ ển độ ủ ục y đi qua C sang trái củ
hướ ển độ ụ ển động đi lên vuông góc vớ ặ
ng chuy ng ngang; tr c z chuy i m t xy
theo quy t c bàn tay ph i. ng ph ng m p mô s
ắ ả Ở đây ta giả thiết đườ ẳng, đườ ấ ẽ
đư hư
ợ ở ầ ỉ ướ ắ ụ ỉ
c xét ph n sau. Góc  ch h ng l c ngang quang tr c x và  ch ớng
quay quanh tr ng x,y,
ục z. Ba đại lượ  ng c a ô tô.
đặc trưng cho chuyển độ ủ
Thân xe có ba chuy ng t nh ti n x,y,z và 3 chuy ng góc
ển độ ị ế ển độ  (lắc
ngang), ng), l c d
 (quay đứ ắ ọc . Xét t quát 6 b c t do là r t ph c t
ổng ậ ự ấ ự ạp;
chưa tính đế ậ ự ủ ậy ta xét độ ự ọ ặ
n 6 b c t do c a 4 bánh xe. Vì v ng l c h c trong m t
phẳ ền (XY) để ế ập phương trình chuyển động; các độ ự
ng n thi t l ng l c khác
được xét như các mô hình con.
(i) ng l c h c trong m t ph ng n
Mô đun độ ự ọ ặ ẳ ền “ xy
 ”: Thông số vào là
l c gió ngang
ự w w
,
x y
F F và mô men gió wx
M , wy
M ; các l c/mô
ự men tương tác

25. 23
bánh xe ij ij
, ,
yij x z
F F M ; Thông s n là
ố ra cơ bả x / sơ đồ ấ
c u
trúc như hình 2.3.
Hình 2.3. Mô đun độ ự ọ
ng l c h c trong m t ph ng xy
ặ ẳ
(ii) ng l c h c bánh xe và mô hình l ng l c h
Mô đun độ ự ọ ốp: Mô đun độ ự ọc
bánh xe có thông s vào là
ố ij ij ij
, ,
z x
M F F , thông s ra là
ố ; mô hình l p có thông
ố
s vào là
ố ij
,
z
F x , thông s ra là các l
ố ực tương tác bánh xe ij ij
, ,
x yij z
F F M
(hình 2.3, trái).
(iii) ng l c ngang: thông s vào
Mô đun dao độ ắ ố w , w ij ij
, ,
y x C k
M M F F ; thông số
ra là x
J  ; mô đun lắ ọ ố
c d c: thông s o
và w , w ij ij
, ,
y x C k
M M F F ; thông số ra
y
J  , hình (2.4).
Hình 2.4. Mô đun dao độ ắ
ng l c ngang (trái) và l c d c (ph
ắ ọ ải)

26. 24
Hình 2.5. Mô đun độ ự ọ
ng l c h c ngang c u xe và h ng treo
ầ ệ thố
(iv) Mô hình ng ngang c u xe và h ng treo: thông s vào h
dao độ ầ ệ thố ố ệ
thố ể ị ậ ố
ng treo là chuy n v và v n t c chuyể ị ầ ể ị ậ ố ể
n v c u xe và chuy n v , v n t c chuy n
v u trên h ng treo
ị đầ ệ thố ij
z ; thông s ra c
ố ủa mô đun này là ij,
,
z A
F   (xem
hình 2 ).
.5
2.2 Phương trình chuyển động tổng quát
Các thông s c
ố ủa mô hình đượ ể ễ
c bi u di n trong hình 2.2:
G(XYZ) là h t a c
ệ ọ độ ố định;
B(Cxyz) là h xe (v t).
ệ toạ độ ậ
Gd: là véc tơ vị ừ ố
trí t g c của G đế ọ
n tr ng tâm C c a xe B(Cxyz).
ủ
Phương trình chuyển độ ế
ng vi t trong h v t B:
ệ ậ
B B
G F
B G
G B
B
G B
B B
B B
F R G
R (m a )
m a
m v




 
(2.1)

27. 25
G
B B
B
G
B B
B B B B
G G B
d
M L
dt
L
I ( I )
 



 
(2.2)
n t c c a tr ng tâm xe C trong h
Véc tơ vậ ố ủ ọ ệ B:
T
B
C x y z
v v v v
 
  (2.3)
Trong đó vx là thành ph n t nh ti n, v
ầ ị ế y là v n t c ngang c a xe.
ậ ố ủ
Véc tơ gia tốc tương ứng:
B
v (2.4)
Véc tơ vậ ố
n t c quay thân xe:
T
B
G B x y z
    

 
 
   (2.5)
Vec tơ gia tố ạ
c t i trong tâm xe
B
G (2.6)
Ma tr n quán tính chính:
ậ
1
2
3
0 0
0 0
0 0
I
I
B I
I
 
 
 
 
 
(2.7)
Thay các véc tơ từ (2.3, 2.4, 2.5, 2.7) vào phương trình tổng quát (2.1,
2.2) ta có:
B B B
B B
F m v v

  (2.8)
x x x
y y y
z z z
F v v
F m v v
F v v



   
   
 
   
   
   
(2.9)

28. 26

B B B B B
G G B
M I I
 
  (2.10)
T
B
c x y z
v v v v
 
  (2.11)
B
v (2.12)
T
B
G B x y z
   
 
  (2.13)
B
G (2.14)
Véc tơ gia tốc:B B B
B
a v v
 
z y
B
x z
y x
v v
a v v
v v



 

 
 
 
 

 
(2.15)
g trình chuy ng t nh ti
Phươn ển độ ị ến các phương x, y, z:
z y
x
y x z
z y x
v v
F
F m v v
F v v



 

 
 
 
 
 
 
 
  
   
(2.16)
Phương trình Euler mô tả ển độ
chuy ng góc:
 
B B B B B
G G B
x
1 1
2 2 y
3 3 z
z 2 y z 3
z 1 x z 3
y 1 x y 2
M I I
I 0 0 I 0 0
0 I 0 0 I 0
0 0 I 0 0 I
I I
I I
I I
 
 
 
 
   
   
   
 

  
   

  
   
 

  
   

  
   
   
  

 

 
 
 
 

 
(2.17)

29. 27
2 3
1 3
2
z y z
x
y z x z
z y x y
I I
M
M I I
M I
   
   
   
 

 
 
 
 
 
 
 
  
   
(2.18)
T ng quát (2.16, 2.18), ta có th
ừ phương trình tổ ể suy ra phương trình
chuy ng c ng l c h
ển độ ủa mô hình độ ự ọc ô tô không dao động phương z và
không l c d c, ngang vì:
ắ ọ
0
0
z
z
z
v v
F
M



Nên ta th chúng vào
ế phương trình (2.16, 2.18) và rút ra phương trình
chuyển động như sau:
0
0
0
x
y
z
x
y
z
v
F
F m v
F
M
M
M 

 

 
 
 

 
  
   
   

   
  

 
(2.19)
Hệ phương trình (2.19) là phương trình độ ự ọ ển độ
ng l c h c chuy ng ô tô
trong m t ph ng n ng l c h ng z. D
ặ ẳ ền xoy: chưa tính đến độ ự ọc phương thẳng đứ ựa
vào (2.19) ta lập phương trình chuyển động cho xe con, theo hình (2.7).
Hình 7 ng l c h trình chuy n ng trong m
2. là mô hình độ ự ọc ô tô. Phương ể độ ặt
phẳng B(Cxyz) là:
4
Aij 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1
1
2 2 1 1 1 1 1 1 1 1
4
Aij 2 1 1 1 1 1
1
( )( cos cos sin cos )
( cos cos sin cos )
( )( cos cos
L L L R R L L R R
X X X Y Y wx
R L L L R R L L R R
Y Y Y Y X X wy
L L L R R L
Y Y Y X
m m F F F F F F
F F F F F F F
m m F F F F
   
   
 
      
      
    

 1 1 1
sin cos )
L R R
X wy
F F
 





  




30. 28
2 2 1 1 1 1 1 1 1 1
Z 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1
( cos cos sin cos )
) ( ) ( sin cos sin cos )
( sin sin cos cos )
R L L L R R L L R R
X X X X Y Y wx
L R L R R R R R L L L L
X X Y Y Y X Y X
L L R R L L R R
X X Y Y w wy
F F F F F F F
J F F l F F b F F F F
l F F F F l F
   
    
   

      

      


    

(2.20)
Trong hệ phương trình này chỉ ố ầu trướ ầ
s j=1 là c c; j=2 là c u sau; i=R
bánh ph i; i=L bánh trái, xem hình 7.
ả 2.
Hình 2.6. Mô hình độ ự ọ
ng l c h c 3D
Hình 2.7. M t chi u b
ặ ế ằng
x
z
y


C
F K
F
C
F
CL
F
CL
F
z
F
y
F
x
F
M

..
..
mz
..
my
J y

..
Jx
..
mx

..
J z

..
m 
A


1
z0
F
2
l
1
l
1 K
F1
1
1
1
1
1 1 1
1
1
1
1 1
C
F K
F
C
F
CL
F
CL
F
z
F
y
F
x
F
M
..
m 
A


2
z0
F
2 K
F2
2
2
2
2
2 2 2
2
2
2
2 2
C
F K
F
C
F
CL
F
CL
F
z
F y
F
x
F
M
..
m 
A

3
z0
F
3 K
F3
3
3
3
3
3 3 3
3
3 3
3 3
4
Aw
F
b1
b1
b2
b2
wx
F
wy
F
2
1
2
1

y2
F
v

y1
F
x ,
0
y3
F
3
y4
F
1
l
2
l
wx
F
z
J 
..
F
..
mx
..
my
x3
F
2
x2
F
wy
F
x1
F
4
x4
F
1
w
l
b b
2
b 1
b
1

4

0
y ,
0

0
z 0

0
z1
F
z4
F
z3
F z2
F
1
1
2 2
2 2

31. 29
Hình 2.8. M t chi
ặ ếu đứng
nh các ph n l c F
Để xác đị ả ự z,ji ta có h ng l c h
ệ phương trình “độ ự ọc phương
thẳng đứng” (2.21), gồm 3 phương trình dao động thân xe, 4 phương trình
chuy ng t nh ti
ển độ ị ến phương thẳng đứ ủ
ng c a các bánh xe:
1 2 2 1 1 2 2
1 1 1 1 2 2 2 2 1 1
2 2
1 2 1 2 1 1 2 1 2
1
) ( ) ( )( )
( )( )
) ( )
( )( c
L R L R L R L
C C C K K K K
R L R L R L R L R L
Y C C K K C C K K X X
R L
X X
R R R R L L L L
X C C K K C C K K
R
Y
m F F F F F F F
J F F F F b F F F F h r F F
h r F F
J F F F F b F F F F
h r F


      
 
        
 
  
      
  1 2 1 1 2
1 1 1 1
1 1 1 1
2 2 2
2 2 2
os sin cos sin )
)
)
)
)
R R L L L
X Y Y X Y
R R R R
A K C Cl
L L L L
A K C Cl
R R R R
A K C Cl
L L L L
A K C Cl
F F F F F
m F F F
m F F F
m F F F
m F F F
   




    
 
 
 
 
(2.21)
l
l2
Aw
F
r
2,3
M
K
F
M
x
F
F
x
F
CL
F
2,3
2,3
CL
F CL
F
2,3
CL
x
F
x
F
2,3
x'
F
x'
F
2,3
C
F
K
F
2,3
C
F
2,3
K
F
2,3
C
F
2,3
K
F C
F
x'
F
x'
F
2,3
2,3
M
M
..
mz
..
mx

..
J y
wx
F

hs
z
F
z
F
2,3
f
M
f
M
2,3
f
M
2,3
f
M
z0
F
2,3
z0
F

..
JAy
2,3
2,3

..
J Ay
1
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
v

32. 30
Biể ức xác đị ực đàn hồi hướ
u th nh l ng kính bánh xe, i=R,L; j=1,2:
   
 
ij ij ij ij ij ij
ij
ij ij ij
0
0 0
L t
CL
t
C h khi h f
F
khi h f
 

    


  


(2.22)
Biể ức độ võng tĩnh củ ố
u th a l p:
 
ij ij
ij
ij
A
t
L
m m g
f
C

 (2.23)
Biể ứ ả ự
u th c ph n l c th ng
ẳng đứ ij
z
F :
ij ij Aij
( )
z Clij
F m m g F
   (2.24)
Hệ phương trình chuyển động quay bánh xe (2.25):
1 1 1 1 1 1 0 1 1
1 1 1 1 1 1 0 1 1
2 2 2 2 2 2 0 2 2
2 2 2 2 2 2 0 2 2
( )[ ( )]
( )[ ( )]
( )[ ( )]
( )[ ( )]
R R R R R R R
Ay B X Z
L L L L L L L
Ay B X Z
R R R R R R R
Ay B X Z
L L L L L L L
Ay B X Z
J M F F f r h
J M F F f r h
J M F F f r h
J M F F f r h
 
 
 
 
    
    
    
    
(2.25)
Phương pháp giải:
N u gi c h ng l c h c (2.21
ế ải đượ ệ các phương trình độ ự ọ ) phương z, ta xác
định đượ ả ự
c các ph n l c ij
z
F . N u gi h ng l c h (2.20
ế ải được ệ phương trình độ ự ọc )
ta có v n t c dài
ậ ố x, ngang y, t n t c d c, ngang
ừ đó tính các vậ ố ọ x t i các
ạ
tâm v t ti p xúc bánh xe và n u gi i (2.25) ta có v n t c góc
ế ế ế ả ậ ố  . Từ x ta
tính các h s t d c
ệ ố trượ ọ ij Aij
,
B
s s ; Với x ta tính đượ ệ
c góc l ch bánh xe ij

(2.31,2.32) T s bám theo công th c (2.31; 2.32 y H
. ừ đó ta tính hệ ố ứ ). Và như vậ ệ
phương trình vi phân cấ ả độ ự ọ
p 2 (2.20; 2.21; 2.25) mô t ng l c h c phanh ô tô
hoàn toàn gi . Thông d ng nh t hi n nay là gi i h
ải được theo phương pháp số ụ ấ ệ ả ệ
đó bằ ầ
ng ph n mềm MatLab-Simulink.

33. 31
Phương pháp xác đị ực tương tác bánh xe
nh l :
C n nh n m nh là kh ng c c, kh
ầ ấ ạ ả năng chuyển độ ủa ô tô (như tăng tố ả năng
phanh, nh qu o) ph c hoàn toàn vào các l c F
khả năng ổn đị ỹ đạ ụ thuộ ự x, Fy, Fz.
Như vậ ệc xác đị ệ ộ ủ ệ ầ ế
y vi nh các quan h n i hàm c a nó là vi c làm c n thi t trong
nghiên c ng l c h c ô tô hi i. Nghiên c u tính ch t c a l p vì v y tr
ứu độ ự ọ ện đạ ứ ấ ủ ố ậ ở
thành v n khi nghiên c ng l c h nh các l
ấn đề cơ bả ứu độ ự ọc ô tô. Xác đị ực tương
tác bánh xe là m t công vi c t p và khó có k t qu mong mu n.
ộ ệc khó khăn, phứ ạ ế ả ố
Có ba phương pháp xác đị ực tương tác bánh xe là
nh l :
i) Phương pháp vật lý;
ii) c nghi m;
Phương pháp thự ệ
iii) n h p.
Phương pháp hỗ ợ
Phương pháp thứ ấ ử ụng các phương pháp cơ họ ế ạng đàn hồ
nh t là s d c bi n d i
trong đó có phân tử ữ ạn FEM. Phương pháp này phứ ạ
h u h c t p mà không phù
h p cho nghiên c ng l c h
ợ ứu độ ự ọc ô tô.Phương pháp thứ ệ
hai là thí nghi m xác
đị ộ ủ ốp, trên đườ ặ ệ ử sau đó dùng phương
nh các thu c tính c a l ng ho c trên b th
pháp nội suy để xác định tương quan.Phương pháp này đòi hỏ ờ ớ
i th i gian tính l n
và cũng ít phù hợ ứu độ ự ọc ô tô. Phương pháp thứ ự
p cho nghiên c ng l c h ba là d a
vào các đặ ủ ốp đưa ra các hàm toán họ ả ộ ậ
c tính c a l c mô t các thu c tính v t lý và
xác đị ị đặ ệ ự ệm để tăng cao độ ủ
nh các giá tr t bi t qua th c nghi chính xác c a mô
hình. Phương pháp này đã thể ệ ề ẻ ữ ệ
hi n tính m m d o và h u hi u khi nghiên cứu
độ ự ọ
ng l c h c ô tô. Có hai ph m trù c n ph i quan tâm nghiên c
ạ ầ ả ứu:
- L i trên n n c ng;
ốp đàn hồ ề ứ
- L i trên n ng không có k t c u b n v ng.
ốp đàn hồ ền đườ ế ấ ề ữ
V ng giao thông, còn
ấn đề thứ nhất có ý nghĩa cho nghiên cứu ô tô trên đườ
v ng, vùng m , nông nghi p.
ấn đề thứ hai có ý nghĩa cho xe quân sự, công trườ ỏ ệ
Trong ph m vi lu này chúng ta ch
ạ ận văn ỉ xét bánh xe đàn hồi tương tác trên nền

34. 32
c ng. Có th u s truy n l c bánh xe - ng là m t quá trình h p gi a
ứ ể hiể ự ề ự đườ ộ ợ ữ
truy n l c kh p (ki a các m p mô t vi c ng v i các bi
ề ự ớ ểu bánh răng) giữ ấ ế ủa đườ ớ ến
d ng t vi c a l p và m t khác là quá trình truy n l ma sát Culông. D
ạ ế ủ ố ặ ề ực ạng
truy n l c th t ph thu c s n d ng c a l p và m p mô t vi c ng.
ề ự ứ nhấ ụ ộ ự biế ạ ủ ố ấ ế ủa đườ
Như vậ ệ ố ề ở đây có thể ớn vô cùng (như kiể ớ ớn hơn hay
y h s truy n l u kh p) và l
b ng 0 (truy n ma sát). Ta d dàng ch p nh n có 2 quá trình x y ra k p nhau:
ằ ề ễ ấ ậ ả ế tiế
Ban đầ ữ ề ặ ố ờng ăn khớ ớ ục xe và đườ
u gi a hai b m t l p - đư p v i nhau (bám), tr ng
trượt tương đố ế ạ ọi đó là trượt đàn hồi; giai đoạ
i do cao su bi n d ng, ta g n hai, khi
vượt qua giai đoạn đàn hồ ốp đường trượt tương đố ới nhau (trượ ề
i, l i v t trên b
m t). S t có th c xác l p qua các y u t v n t ng h c). Vì v y các
ặ ự trượ ể đượ ậ ế ố ậ ốc (độ ọ ậ
nhà độ ự ọc ô tô đã có ý tưởng là xác đị ự
ng l c h nh các l c Fx, Fy, Fz thông qua các
thông s ng h c (các thông s ng h c là các thông s
ố độ ọ ố độ ọ ố quan sát được, đo
được). Đó là ý tưở ủ ố ẽ ỹ ở ầ ế ề
ng c a các mô hình l p mà ta s xét k ph n sau. N u nói v
tính ch t c a mô hình ta có ba d ng là:
ấ ủ ạng tương ứ
- Mô hình l p (thu
ố ần) s ;
ố
- Mô hình l p (thu
ố ần) v t lý;
ậ
- Mô hình h n h n h
ỗ ỗ ợp.
Mô hình l p (thu n) s d a trên m t s l thu
ố ầ ố ự ộ ố ớn các điểm đo, không phụ ộc
các bi vào ma tr n nhi u chi u. Các giá tr
ến, được lưu ậ ề ề ị trung gian được xác định
b ng các phép n i suy tuy
ằ ộ ến tính, bình phương trung bình bé nhất hay Spline.
Mô hình l p (thu n) v t lý là d
ố ầ ậ ạng mô hình đượ ả ằ ệ phương trình vi
c mô t b ng h
phân chuy ng (c a các ph n t trong l p). V nguyên t c h
ển độ ủ ầ ử ố ề ắ ệ phương trình vi
phân đó mô tả ển độ ủ ầ ử ốp và tương quan củ ớ
chuy ng c a các ph n t trong l a nó v i
mặt đường, các mô t i mô t thu
ả đó phải đi đôi vớ ả ộ ủ ậ ệu. Đó là
c tính c a v t li
phương pháp phầ ử ữ ạ ả ốp như mộ ệ ụ ớ ậ
n t h u h n, mô t l t h liên t c v i hàng ngàn b c
t t b h n ch vì tính c ng k nh c
ự do. Phương pháp này rấ ị ạ ế ồ ề ủa chương trình, khó

35. 33
có th k t n i v i m ng l c h c ô tô nh u.Ngoài ra vi c mô
ể ế ố ớ ột chương độ ự ọ ỏ hơn nhiề ệ
t nh ch t phi tuy n c a v t li u làm l p là m t v
ả tí ấ ế ủ ậ ệ ố ộ ấn đề khó khăn vì lốp được
hình thành b i nhi u lo i v t li u khác nhau. M t v n n a là
ở ề ạ ậ ệ ộ ấn đề không đơn giả ữ
mô t quan h h s bám l - ng. V i lý do trên, mô hình v t lý không th
ả ệ ệ ố ốp đườ ớ ậ ể
hiệ ế ớ độ ự ọ ố ầ ố ộ
n liên k t v i mô hình ng l c h c ô tô. Mô hình l p (thu n) s có m t khó
khăn là khó chuyển đổ ạ ố
i cho các lo i l p khác nhau (không có tính t ng quát).
ổ
Ngoài ra v i mô hình này, quá trình mô ph c m m d o vì quan h
ớ ỏng không đượ ề ẻ ệ
lốp đường luôn thay đổi.
Đến nay mô hình dùng trong nghiên cứu độ ự ọ
ng l c h c là mô hình h n h p.
ỗ ợ
Mô hình được đưa ra dướ ạ ọ ến quan sát (đo)
i d ng các hàm toán h c và dùng các bi
được để ệ ỉ
hi u ch nh.
Theo phân lo i c a Rolf Isermann [1] mô hình l p thu c lo i mô hình g
ạ ủ ố ộ ạ ần
đen “Dark - Gray - m c a mô hình d ng này là bi t quy
box – modell”. Đặc điể ủ ạ ế
luậ ậ ế ấu trúc mô hình (không đưa ra đượ ệ phương trình vi
t v t lý, không bi t c c h
phân mô t và cu i cùng là không bi t các tham s . Ta coi mô hình l
ả ố ế ố ốp như một
hộp đen, quan sát các thông số vào và ra để xác định quy lu t
ậ .
Để ứu độ ự ọc ô tô, dù là mô hình nào ta cũng phải xác đị
nghiên c ng l c h nh
các lực tương tác bánh xe dướ ạ
i d ng:
ij ij ij
yij ij yij
1,2; ,
x z x
z
F F i j R L
F F


  

(2.27)
Trong đó ij
x
F là l c ti p tuy n c ho c phanh);
ự ế ế (tăng tố ặ yij
F là l c ngang bánh
ự
xe; zij
F là ph n l c th s truy n l c d c và ngang (
ả ự ẳng đứng phương z và các hệ ố ề ự ọ
ij
x yij
  ). Trong mộ ố trườ ợ ọ ệ
t s ng h p còn g i là h s bám.
ố

36. 34
H s bám
ệ ố ,
x y
  nh theo hàm Ammon (2.28), các l c bánh
được xác đị ự
xe xác định theo (2.29 và 2.30):
2
0
2 2
w
2 2
w
(1 / /) / / (3 2 / /) / / / 1
( ) ( 1) (/ / 1)
( ) / / 1
( 1) (/ / 1)
p v
p
m khi
f
sign khi
     
   
 
 
    

   


   
 (2.28)
ij ij Aij
( )
z Clij
F m m g F
  
2 2 2 2
max
2 2
max max max max
max
2 2
, ,
( ),
y z y
y y
y y y z y
s s
F F g
s
g F F
s
  
 
   


   

 
 
 
 
 
  
 

(2.29)
2 2 2 2
max
2 2
max max max max
max
2 2
, ,
( ),
x z x
x x
x x x z x
s s s
F F f
s s
s
s
f F F
s
 
 
 

   

 
 
 
 
 
  
 

(2.30)
H s t d c và góc l ch bánh xe khi phanh:
ệ ố trượ ọ ệ
ar (
xB
x
s tg y
x
  (2.31)
H s t d c và góc l
ệ ố trượ ọ ệch bánh xe khi tăng tốc:
ar (
xA
r
s tg y
r


 (2.32)
Bánh xe đàn hồ ầ ử ế ố ờng. Đặ ể
i là ph n t chính liên k t l p-đư c tính chuy n
độ ụ ộ ộ ủ ố ảnh hưởng đến đặ
ng ô tô ph thu c vào thu c tính c a l p: nó có c tính lái,
đặc tính kéo và phanh, đặ ị ển độ ệu. Để
c tính êm d u chuy ng và tiêu hao nhiên li
hiểu đượ ộ ủa bánh xe đàn hồ ển độ ủ
c thu c tính c i ta coi chuy ng c a ô tô trong các
phương dọc, ngang và thẳng đứng là độ ậ ấ
c l p. C u trúc củ ốp như hìn
a l h (2.6).

37. 35
Hình 2.6. C u trúc l
ấ ốp
T v t ti p xúc bánh xe và các l
ọa độ ế ế ực tương tác lố ờ Để
p-đư ng. nghiên
c t c c b 7). Góc nghiêng
ứu đặc tính bánh xe ta định nghĩa hệ ọa độ ụ ộ như hình (2.
m t ph ng bánh xe (Camber)
ặ ẳ  là góc h p gi a m t ph ng bánh xe v i m
ợ ữ ặ ẳ ớ ặt
phẳ ứ ụ ệch bên bánh xe α là góc hợ ữ ụ
ng ch a tr c xz; góc l p gi a tr c bánh xe x và
trụ ậ ố ự
c v n t c v. L c Fx là l c ti p tuy n n m trên tr c x, n u F
ự ế ể ằ ụ ế x>0 xe tăng tố ế
c, n u
Fx<0 bánh xe b phanh. Ta còn g i nó là l c. F
ị ọ ực kéo khi tăng tố z n l
là phả ực
thẳng đứ ừ ờng tác độ
ng t đư ng lên bánh xe. Fy là l c ngang bánh xe, vuông góc
ự
v i m t ph ng (F
ớ ặ ẳ x,Fz). Nó có chi i tr c y. M
ều dương khi cùng phương vớ ụ x là mô
men quay quanh tr c d c xe, mô men này xu t hi
ụ ọ ấ ện khi có gió ngang, đường
nghiêng ho c khi quay vòng. M
ặ y là mô men l c d c quanh tr c y, xu t hi n khi
ắ ọ ụ ấ ệ
phanh ho c ho ng l c d M
ặc tăng tố ặc dao độ ắ ọc. z là mô men quay quanh tr c z, nó
ụ
quyết định đến đặ ẫn hướ ủ ần lưu ý bánh xe ô tô là bánh xe
c tính d ng c a ô tô. C
đàn hồ ị ệ ạ ở 3 phương x,y,z. ế ạng đàn hồi tương quan vớ
i, ch u bi n d ng Bi n d i các
lực tương tác bánh xe Fx, Fy, Fz. N u bi c
ế ết độ ứng các phương ta có thể xác định
các l c bánh xe theo bi n d ng.
ự ế ạ

38. 36
Hình 2.7. Định nghĩa hệ ọ độ ự
t a và l c
bánh xe
Hình 2.8. Định nghĩa hệ ọa độ ự
t và l c
bánh xe theo SAE
Hình 2.9. c tính l c F
Đặ ự x(s) tham số Hình 2.10. c tính l
Đặ ực bên Fy(s) tham số


39. 37
Chương 3
MÔ HÌNH MỘT DÃY
Mô hình độ ự ọ ộ ế ổ ển do Riekert và Schunk đề
ng l c h c m t dãy tuy n tính c đi
xu gi
ất năm 1940, khá đơn giả ầ ứ ạ ữ ể
n, không c n tính toán ph c t p nh ng có th ải
thích khá mề ẻ ộc tính độ ự ọ
m d o các thu ng l c h c ngang c a ô tô, xem hình (3.1).
ủ
Hình 3 . Mô hình quay vòng m t dãy
.1 ộ
Mô hình m t dãy d a vào các gi thi t sau:
ộ ự ả ế
- V n t c tr
ậ ố ọng tâm xe là không đổi trên cung quay vòng;
- B qua chuy ng l c d c, l c ngang và chuy ng c
ỏ ển độ ắ ọ ắ ển độ ủa xe phương
thẳng ng;
đứ
- ng xe t p trung t i tr ng tâm S;
Khối lượ ậ ạ ọ
- Hai bánh xe hai phía quy v m
ề ột bánh xe trướ ại đó có phả
c V và sau H, t n
l c th ng và các l c d c, l c ngang tác d ng;
ự ẳng đứ ự ọ ự ụ
- B qua d ch chuy n d c c
ỏ ị ể ọ ủa điểm đặ ự
c l c Fx và mô men quanh tr c z M
ụ z;
- Lực kéo phương dọc không đổi do gi thi t v n t
ả ế ậ ốc không đổi;
- T i tr ng th
ả ọ ẳng đứng phân ra các cầu không đổi.
Các gi thi t trên cho phép ta mô hình hóa chuy ng c a v t r n v i 3
ả ế ển độ ủ ậ ắ ớ
chuy ng trong m t ph ng n n và m t chuy ng quay c a bánh xe d
ển độ ặ ẳ ề ộ ển độ ủ ẫn

40. 38
hướ ế ộ ể ảo sát các quá trình độ ự ọ
ng. Mô hình tuy n tính m t dãy có th kh ng l c h c
ngang khá chính xác khi gia t c ngang a
ố y<0,4g.
3.1 Phương trình chuyển động của mô hình một dãy tuyến tính
Để ế ậ ển độ ủa ô tô, trướ ế ải đị
thi t l p mô hình chuy ng ngang c c h t ta ph nh
nghĩa hệ ọa độ ậ ắ ệ ọa độ ố định được định nghĩa K
t v t r n. H t c E={0ExEyEzE}, xem
hình 3.2.
Hình 3 . Mô hình m t dãy tuy n tính
.2 ộ ế
V i v n t c quay vòng bé, th
ớ ậ ố ỏa mãn điề ệ
u ki n Ackerrmann, tâm quay vòng
s là K
ẽ A. Khi v n t
ậ ốc tăng lên, bánh xe sẽ trượt ngang, đặc trưng bở ệ
i các góc l ch
bánh xe  
v h
, . D a vào các quan h hình h c v i gi thi t các góc hình h c bé,
ự ệ ọ ớ ả ế ọ
ta có thể xác định góc Ackermann như sau (hình 3.2):
   


   

A A h M A
2 2
M
M h
l l
tag ; 1; l :
l
(3.1)
Trong h t
ệ ọa độ xe:
 

V V V V V
K O ;x y z (3.2)

41. 39
T n t
a có véc tơ vậ ố ạ ọ
c t i tr ng tâm xe là:


 
 

 
 
 
V
vcos
v vsin
0
(3.3)
Gia t c tr ng tâm xe t i h xe V là:
ố ọ ạ ệ








  

   
   
  
   
  


 





 
 
 
V
V V V
V
V
V
d v
a v
dt
vsin 0 vcos
vcos 0 vsin
0 0
v sin
v cos
0
(3.4)
Khi gi thi t xe ch y v i v n t
ả ế ạ ớ ậ ốc không đổi, ta có gia t c ngang a
ố n:


 
n n
a a v (3.5)
T hình 3.2, theo quan h hình h c ta có:
ừ ệ ọ




K
v
(3.6)
V bé, ta có gia t c ngang a
ới góc bơi ố y, vuông góc với vec tơ vậ ố
n t c:



y
a v






y
2
K
a v
v
v
(3.7)
Để xác đị ực tương tác bánh xe F
nh các l x, Fy ta c n có các v n t c d c và
ầ ậ ố ọ
ngang t i tâm v t ti p xúc các bánh xe.
ạ ế ế

42. 40
Vec tơ vậ ốc bánh xe trướ
n t c theo hình (10.2):





 
  
 
  
 
  
  
 
  

 
  
 
 
 

 
 
V V V V
v S V
v
V
v V
v v r
vcos 0 l
vsin 0 0
0 0
vcos
vsin l
0
(3.8)
Véc tơ vậ ố
n t c bánh xe sau theo hình (3.2):





 
  

 
  
 
  
  
 
  

 
  
 
 
 

 
 
V V V V
h S h
h
V
h V
v v r
vcos 0 l
vsin 0 0
0 0
vcos
vsin l
0
(3.9)
V n t c t c th i c a t m v t ti
ậ ố ứ ờ ủ ậ ế ếp xúc bánh xe trước được xác định như
sau:
  
   

   
   
  
 
   
 
 
v v
V
v v v
vcos v cos( )
v vsin l sin( )
0
0
(3.10)
T u th c (3.10) ta suy ra:
ừ biể ứ
 
 


  

 
  
v
v v
v v
vsin l
tg( ) l
vcos v
l
v
(3.11)

43. 41
 
  
   
   
 
 
   
 
 
h h
V
h h V h h
vcos v cos
v vsin l v sin
0
0
(3.12)
Từ đó suy ra góc lệch bên bánh sau trong mi n tuy n tính:
ề ế
 



 

 
  
h V V
h h
V
h h
vsin l
tg l
vcos v
l
v
(3.13)
Trong mô hình tuy n tính, ph n l c th
ế ả ự ẳng đứng Fz được tính như sau:
 
v h
v,Z hv,Z
l l
F mg ; F mg
l l (3.14)
Hình 3.3 Sơ đồ xác đị ả ự
nh ph n l c Fz trong mô hình tuy n tính
ế
L c bên trong mi n tuy c tính theo công th c (3.15) khi bi
ự ề ến tính đượ ứ ết độ
c ng góc
ứ  
,v ,h
C ,C .
  
 
 
v,y ,v v ,h ,h h
F C , F C (3.15)
D 3 ng cho mô hình
ựa vào phương trình ( .4), ta có phương trình chuyển độ
tuyến tính:

44. 42

 
 
y, v y,h
mv cos F cos F (3.16)

z v y,v h y,h
J l F cos l F (3.17)
Thay bi u th c l c ngang (3 3.11), (3.13) và v i gi thi
ể ứ ự .15) cũng như ( ớ ả ết
góc bé:
   
  
cos 1;cos 1; , (3.18)
Ta theo mô hình tuy n tính m t dãy
nhận được phương trình chuyển động ế ộ
c a ô tô
ủ như sau:
(3.19)
(3.20)
Ta vi t l i d ng ma tr
ế ại dướ ạ ận:
   
 
    

   



 
   
 
   
 
 

  
  
 

 
 
    
 
 
 
2 2
,v v ,h h ,v v ,h h ,v v
V V z
z z
,v
,v v ,h h ,v ,h
2
C l C l C l C l C l
1
.
J
v J J
C
C l C l C C
1 1
1 . .
mv
v m v m
(10.21)
Hình 3.4. Mô hình mộ ến tính độ ự ọ
t dãy tuy ng l c h c ô tô
 
    

 
   
2 V
,v v ,h h ,v ,h ,v
mv mv C l C l C C C
v
  
    

 
  
2 2 V
Z V ,v v ,h h ,v v ,h h ,v v
J C l C l C l C l C l
v

45. 43
3.2 Quay vòng tĩnh
Khi xe ch y trên m i thì góc lái và v
ạ ột cung quay vòng bán kính không đổ ận
t c góc quay thân xe là h ng s .
ố ằ ố
 
 const; 0 (3.22)
V V
const; 0 (3.23)
 const; 0 (3.24)
Cung quay vòng có quan hệ như sau:
 

  
K
V V
v v (3.25)
D u ki n (3.22-3.25), th vào (3.16,17), (3.15), ta có bi u th c
ựa vào điề ệ ế ể ứ
hiệu góc l ch bên bánh:
ệ
 
 
 
 


 
  
 
 
 

  
 
2
h v
v h
,v ,h
2
h ,h v ,v
,v ,h
mv l l
l C C
l C l C
m v
l C C
(3.26)
T (3.26) ta có h s
ừ ệ ố ự lái” EG:
“t
 
 
 
 

h ,h v ,v
,v ,h
l C l C
m
EG
l C C

 


 

 
VL L
2
h v
h h
,h
i
l m l v
l
v C l
(3.27)
H s ng thái nh c a ô tô khi quay vòng. Trong
ệ ố EG đặc trưng cho trạ ổn đị ủ
thự ế ấn đề ầ ớ lăng bằng bao nhiêu để
c t có ba v c n xem xét: V i góc quay vô xe
chạ ớ ậ ốc v trên cung quay vòng không đổ
y v i v n t i:

46. 44
 
 
 

   


 
   
 

   
 
 
V
v v v h
2
h ,h v ,v
A y
,h ,v
l
l
v
l C l C
l m v
EG a
l C C
(3.28)
Phương trình (3.28), góc Ackermann A
 và ch s t
ỉ ố ự lái EG đặc trưng cho
góc quay bánh xe; ph u gia t c ngang a
ụ th ộc ố y. Từ ệ
(3.28) ta có quan h :
y v h
EGa  
  (10.29)
Nhìn vào (3.28) ta th y tính t lái EG ph thu c hi u góc l ch bên bánh
ấ ự ụ ố ệ ệ
xe; nói c , thu c tính nh chuy ng th ng ph thu c quan h c
ụ thế ộ ổn đị ển độ ẳ ụ ộ ệ độ ứng
ngang bánh trướ ố
c và sau. Khi gia t c ngang ay: ho c v n t c cung
ặ ậ ốc v tăng hoặ
quay vòng gi m, tùy theo EG>0,EG=0 hay EG<0 mà góc quay bánh xe s
ả ẽ tăng
hay giảm để ữ ạ
gi tr ng tr ng thái quay vòng nh, xem hình (3.5
ạ ổn đị ).
Hình 3.5. c tính t lái
Đặ ự
Khi quay vòng ổn định:
ons
v
c t


(3.30)

47. 45
 
 
2 2
v h
y,v y,h
l v l v
F m F m
l l
(3.31)
 
 




 
 
2
y,v v
v
,v ,v
2
y,h h
h
,h ,v
F m l v
C C l
F m l v
C C l
(3.32)
Hình 3.6. ng thái quay vòng mô hình m t dãy
Trạ ộ
T ng thái chuy ng th t tr ng thái quay vòng nh, ta
ừ trạ ển độ ẳng, để đạ ạ ỏn đị
xác đị ậ ố
nh v n t c góc theo v n t c và cung quay vòng:
ậ ố




V,stat 2
v v
l EGv
(3.33)
Điều đó chứ ỏ
ng t , hàm truy n v n t c góc ph c h s
ề ậ ố ụ thuộ ệ ố EG.

 2
v
( / )
l EGv
(3.34)
T ng thái chuy ng th t tr ng thái quay vòng nh, ta
ừ trạ ển độ ẳng, để đạ ạ ổn đị
xác đị ậ ố
nh v n t c góc theo v n t c và cung quay vòng:
ậ ố

48. 46
Hàm truy n s bé (quay vòng thi u) khi giá tr EG l n (hi u góc l ch bên bánh
ề ẽ ế ị ớ ệ ệ
xe l n); hàm truy n l n khi tr s EG bé (âm), t c xe quay vòng th
ớ ề ớ ị ố ứ ừa.
Khi EG mang giá tr âm, EG=(-l/v2)<0, m u s (10.34) s d n v
ị ẫ ố ẽ ầ ề 0, khi đó xe
chỉ ể ổn đị
có th nh trong mi n tuy
ề ến tính khi:
kr
l
v
EG
  (3.35)
Khi l o hàm c a hàm khuy i, ta có th c v n t c t
ấy đạ ủ ếch đạ ể xác định đượ ậ ố ới
hạn ổn định:
 





 

 
2
2 2
d l EGv
0
dv l EGv v
(3.36)

2
ch
l
v
EG
(3.37)
Trong th c t n t c m
ự ế, vậ ố ấ ổn đị ằ
t nh n m trong miền 65…100 km/h.
3.3 Ổn định chuyển động thẳng
Để ứ ổn đị ển độ ẳ ử ụ g phương trình
nghiên c u nh chuy ng th ng, chúng ta s d n
(3.21) và cho:
   
 
   
   


 
 
 
 
 

  

 

 
 
  
 
2 2
,v v ,h h ,v v ,h h
V V
z z
,v v ,h h ,v ,h
2
C l C l C l C l
1
.
v J J
C l C l C C
1 1
1 . .
v m v m
(3.38)
Chúng ta vi t g n l i là:
ế ọ ạ


 
  
 

 

 
  
 
 
11 12
V V
21 22
2
1
a a
v
1 1
1 a a
v v
(3.39)
Trong đó a11, a12, a21, a22, là các h s rút g
ệ ố ọn:

49. 47
  
 
   
   
 
 
 
 
2 2
,v v ,h h ,v v ,h h
11 12
z z
,v v ,h h ,v ,h
12 22
C l C l C l C l
a a
J J
C l C l C C
a a
m m
(3.40)
Ta giải phương trình đặc trưng:
    
  
 
      
  
2
11 22 12 11 22 12 21
2
2
1 2
1 1
det E A a a a a a a a
v v
a a
(3.41)
 
   
 
   
 

  
 
 
2 12 11 22 12 21
2
2
2
,,v ,h , h h ,v v
2 2
z ,,v ,h
1
a a a a a a
v
C C l C l C l
1 mv 0
mJ v C C l
(3.42)
Diề ện để ổn đị
u ki ô tô nh trong toàn mi n là
ề
 
 
,h h ,v v
C l C l 0 (3.43)
 
 


2
2 2
,,v ,h
,,v v ,h h
C C l
1
v mv
m C l C l (3.44)
3.4 Mô hình
. động lực học ô tô một dãy phi tuyến
Trong m c (3 u mô hình tuy
ụ .1) chúng ta đã nghiên cứ ến tính và đã lý giải
đặc tính „tự quay‟ vòng. Tuy nhiên mô hình chưa đề ậ ấn đề tăng tố ấn đề
c p v c, v
phanh và quay bánh xe v i góc không nh . Vì v y trên th c t c n xây d ng m
ớ ỏ ậ ự ế ầ ự ột
mô hình phi tuy ng l c h
ến độ ự ọc ô tô như sau, hình (3.7):

50. 48
Hình 3.7 Mô hình phi tuy n m t dãy
. ế ộ
Mô hình phi tuy n m ng l c h c ô tô có d ong hình (3.7
ế ột dãy độ ự ọ ạng như tr
và 3.8 m c
), có đặc điể ấu trúc như sau:
(i) Thân xe là m t v t c ng v i hai chuy ng t nh ti n (x
ộ ậ ứ ớ ển độ ị ế V,yV) và một
chuy ng góc z
ển độ V quanh tr c th ng x;
ụ ẳng đứ
(ii) Hai bánh xe (h) sau và (v) có các thông s vòng quay
ố đặc trưng là số
và các l c t c truy c và phanh; l
ự ương tác bánh xe ( lự ền phương dọc khi tăng tố ực
ngang và ph n l c th
ả ự ẳng đứng);
(iii) Bánh xe dẫn hướng (v) quay quanh tr c z góc
ụ /
VL L
i
 
 .
(iv) Mô men bánh xe M=MA+MB. Mô men bánh xe d n t
ẫ ừ động cơ đốt
trong A t e
M ki M
 ; ( )
B pedal
M p . H s k ph thu c vào h ng truy n l c và
ệ ố ụ ộ ệ thố ề ự
cách phân chia mô men;
(v) Cách thức xác đị ự ả
nh l c c n không khí.
Để ập phương trình chuyển độ ựa vào phương trình Newton
thành l ng, chúng ta d
c a v t r
ủ ậ ắn:
  
h W G
m F F F (3.45)

51. 49
Hình 3.8. Mô hình phi tuy n m t dãy
ế ộ
Véc tơ tọa độ ậ
, v n t c, gia t c c a tr
ố ố ủ ọ ậ
ng t m v t ti p xúc bánh xe:
ế ế
 
 T T T
V V V S V V V V V V
r x y h r x y 0 r x y 0 (3.46)
Véc tơ ự
l c các bánh xe c v) và bánh xe (sau h):
(trướ
 
   
   
   
T T
T
v v,x v,y v,z h h,x h,y h,z G
F F F F F F F F F 0 0 mg (3.47)
L c c c tính theo bi u th ng ch
ự ản không khí đượ ể ức (10.47); thông thườ ỉ tính
l c c n không khí chính di
ự ả ện.



1 2 2
c Ax x y
W L V V V
2
FW,x
1 1 2 2
F c Ar r F c Ay x y
V W,y W L V V V
W W L V
2 2
0 0
(3.48)

52. 50
Khi đó phương trì ạng tườ
nh d ng minh s là:
ẽ
  


   

 
   
   
h ,x v,x W,x
V
V h,y v,y W,x
h ,z v,z
F F F
mx
my F F F
0 F F mg
(3.49)
Phương trình chuyển động quay quanh tr c z c c vi t t mô
ụ ủa ô tô đượ ế ừ
men động lương (phương trình Euler):
  
V V H
J r F (3.50)
Trong đó Jx, Jy, Jz là mô men quán tính c a kh c treo trong h t
ủ ối lượng đượ ệ ọa độ
cố định.
 
 
 

 
 
 
V
Z
0 0 0
J 0 0 0
0 0 J
(3.51)
 

  
  

  
  
 


V V
V V
V V
0 0
0 0 (3.52)
  
  
 
   
   
  
  
 
  
v h
V V
V V V H
S S
l l
r 0 r 0
h h
(3.53)
V V
Z V v v,y h h,y
J l F l F (3.54)

V
v V V V V V v
r r T ( ) r (3.55)

53. 51
 
 


    
    

   
    
 
    





 
V V V V
v V V V
V S
V v V V
v
v V v V V
v
x cos sin 0 l
0
r y 0 sin cos 0 0
(h r)
0 0
x l sin
x
y y l cos
z 0
(3.56)
 V
h V V V V V h
r r T ( ) r (3.57)
 
 

 
    
    

   
    
 
    
V V V h
h V V V
V S
x cos sin 0
0 l
r y 0 sin cos 0 0
(h r)
0 0
(3.58)





V v V V
h
h V v V V
h
x l sin
x
y y l cos
z 0
(3.59)
   
  
 
  
   

 
 
v
v V V v
v v v
v v E v V V v
v
v
v
x cos( ) sin( ) 0 x
r y T r -sin( ) cos( ) 0 y
z
0 0 1
z
(3.60)
   
  
 
  
  

 

h
h V V h
h h h
h h E h V V h
h
h
h
x cos( ) sin( ) 0 x
r y T r -sin( ) cos( ) 0 y
z
0 0 1
z
(3.61)
3.5. Phương trình chuyển động
T trên, ta có th t l
ừ những cơ sở đã trình bày ở ể viế ại phương trình như
phương trình (3.62):
 
 

 
  
  
h,x v,x W,x
V
h,y v,y W,x
V
F F F
mx
F F F
my
(3.62)
Trong đó lự ản không khí đượ
c c c tính theo (3.61):

54. 52




2 2
W,x W L V V V
2 2
W,y W L V V V
1
F c Ax x y
2
1
F c Ay x y
2
(3.61)
   
   
   
    
v v
v,x V v,x V v,y
v v
v,y V v,x V v,y
F cos( ) F sin( ) F
F sin( ) F cos( ) F
(3.62)
 
 
 
  
h h
h,x V h,x V h,y
h h
h,y V h,x V h,y
F cos F sin F
F sin F cos F
(3,63)
Phương trình chuyển động quay quanh tr c z:
ụ
 

 

V V
Z V v v,y h h,y
V v v
v,y v,x v,y
V h
h,y h,y
J l F l F
F F sin F cos
F F
(3.64)
Phương trình động l c h c bánh xe:
ự ọ
  
v
A,v v A,v B,v v,x v,z dy
J M M ( F fF )r (3.65)
  
h
A,h h A,h B,h h,x h,z dy n
J M M ( F fF )r (3.66)
Hình 3.9. Mô hình m t dãy phi tuy n
ộ ế
: Góc quay vô lăng; B
M mô men phanh; A
M mô men ch ; G tr
ủ động ọng
lượng xe;
, ;
V H
r r r , v n t c, gia t c tr ng tâm xe;
véc tơ tọa độ ậ ố ố ọ 
v n t c bánh xe;
ậ ố , , , ,
; ; ;
x v x h y v y h
F F F F ,  góc và v n t c goc quay thân xe tr c z
ậ ố ụ

55. 53
H s bám
ệ ố ,
x y
  nh theo Hàm Ammon (3.67), các l c bánh xe xác
được xác đị ự
định theo ( 67 và
3. 3.68):
2
0
2 2
w
2 2
w
(1 / /) / / (3 2 / /) / / / 1
( ) ( 1) (/ / 1)
( ) / / 1
( 1) (/ / 1)
p v
p
m khi
f
sign khi
     
   
 
 
    

   


   

(3.67)
ij ij Aij
( )
z Clij
F m m g F
  
2 2 2 2
max
2 2
max max max max
max
2 2
, ,
( ),
y z y
y y
y y y z y
s s
F F g
s
g F F
s
  
 
   


   

 
 
 
 
 
  
 

( )
3.68
2 2 2 2
max
2 2
max max max max
max
2 2
, ,
( ),
x z x
x x
x x x z x
s s s
F F f
s s
s
s
f F F
s
 
 
 

   

 
 
 
 
 
  
 

( )
3.69
H s t d c và góc l ch bánh xe khi phanh:
ệ ố trượ ọ ệ
ar (
xB
x
s tg y
x
  ( )
3.70
H s t d c và góc l
ệ ố trượ ọ ệch bánh xe khi tăng tốc:
ar (
xA
r
s tg y
r


 ( )
3.71

56. 54
Hình 3.10 C u trúc l p
. ấ ố
Bánh xe đàn hồ ầ ử ế ố ờng. Đặ ển độ
i là ph n t chính liên k t l p-đư c tính chuy ng
ô tô ph thu c vào thu c tính c a l p: nó có c tính
ụ ộ ộ ủ ố ảnh hưởng đến đặc tính lái, đặ
kéo và phanh, đặ ị ển độ ệu. Để ểu đượ
c tính êm d u chuy ng và tiêu hao nhiên li hi c
thu c tính c
ộ ủa bánh xe đàn hồi ta coi chuy ng c
ển độ ủa ô tô trong các phương
d c, ngang và th l p. C
ọ ẳng đứng là độc ậ ấu trúc c a l
ủ ốp như hình (3.10).
T v t ti p xúc bánh xe và các l p-
ọa độ ế ế ực tương tác lố đường
Để ứu đặc tính bánh xe ta định nghĩa hệ ọa độ
nghiên c t cụ ộ như hình
c b
(2.7). Góc nghiêng m t ph ng bánh xe (Camber)
ặ ẳ  là góc h p gi a m t ph
ợ ữ ặ ẳng
bánh xe v i m t ph ng ch a tr c xz; góc l p gi a tr
ớ ặ ẳ ứ ụ ệch bên bánh xe α là góc hợ ữ ục
bánh xe x và tr c v n t c v. L c F
ụ ậ ố ự x là l c ti p tuy n n m trên tr c x, n u F
ự ế ể ằ ụ ế x>0 xe
tăng tố ế
c, n u Fx<0 bánh xe b phanh. Ta còn g i nó là l c. F
ị ọ ực kéo khi tăng tố z là
phả ự ẳng đứ ừ ờng tác độ
n l c th ng t đư ng lên bánh xe. Fy là l c ngang bánh xe,
ự
vuông góc v i m t ph ng (F
ớ ặ ẳ x,Fz). Nó có chi i tr
ều dương khi cùng phương vớ ục
y. Mx là mô men quay quanh tr c d c xe, mô men này xu t hi n khi có gió
ụ ọ ấ ệ
ngang, đườ ặ
ng nghiêng ho c khi quay vòng. My là mô men l c d c quanh tr c y,
ắ ọ ụ
xuấ ệ ặc tăng tố ặc dao độ ắ ọ
t hi n khi phanh ho c ho ng l c d c. Mz là mô men quay
quanh tr c z, nó quy c tính d ng c a ô tô. C
ụ ết định đến đặ ẫn hướ ủ ần lưu ý bánh xe
ô tô là bánh xe đàn hồ ị ệ ạ
i, ch u bi n d ng ở 3 phương x,y,z. ế ạng đàn hồ
Bi n d i

57. 55
tương quan vớ ực tương tác bánh xe F
i các l x, Fy, Fz. N u bi c ng các
ế ết độ ứ
phương ta có thể xác đị ự
nh các l c bánh xe theo bi n d ng.
ế ạ
Hình 3.10. Định nghĩa hệ ọ độ ự
t a và l c
bánh xe
Hình 3.11. Định nghĩa hệ ọa độ
t và
l c bánh xe theo SAE
ự
Hình 3.12 c tính l c F
. Đặ ự x(s) tham số

Hình 3.13 c tính l c bên F
. Đặ ự y(s)
tham số 

58. 56
3.6. Mô hình một dãy phi tuyến động lực học ô tô
Hình 3.15. Mô đun độ ự ọ
ng l c h c ô tô trong m t ph ng xoy
ặ ẳ
Để ễ theo dõi ta quy đị ại như sau: v (bánh trướ
d nh l c) =1
h (bánh sau) =2
D a vào h l ng l c h c ô tô trong
ự ệ phương trình tổng quát và sơ đồ ực mô đun độ ự ọ
m t ph ng n
ặ ẳ ền (xoy) như hình 3.15, ta có
(i) Phương trình độ ự ọ
ng l c h c ô tô trong m t ph
ặ ẳng đường:
1 2 2 1 w
1 2 2 1 wy
1 1 w w 2 2
( )( os sin
( )( os sin
sin os )
A A x y x
A A y x
z y y y
m m m F F F
m m m F F F
J F c l F l F l
 
 
  
     

    


  

(3. )
72
(ii) Phương trình độ ự ọ
ng l c h c bánh xe:
1 1 1 1 0 1 1
2 2 2 2 0 2 2
( )[ ( )]
( )[ ( )]
Ay x z
Ay x z
J F F f r h
J F F f r h
 
 
   



   


(3. )
73

59. 57
(iii) Phương trình động l c h c ô tô trong m
ự ọ ặt ph ng
ẳ thẳng đứng
1 2 1 2
1 1 2 2 2 1 2 1 2
1 1 1 1
2 2 2 2
( ) ( ) ( )( )
)
)
C C K K
y C K C K x x
A K C CL
A K C CL
m F F F
J F F l F F h r F F M M
m F F
m F F



  

  
       


 

  

(3. )
74
Phương trình xác đị ự ế
nh các l c liên k t
(i) N i l c h ng treo
ộ ự ệ thố
Hệ thống treo là phần tử liên kết giữa bánh xe và thân xe; bảo đảm êm dịu
cho thân xe và truyền lực ở các phương dọc, phương ngang và phương thẳng
đứng. Hệ thống treo gồm 4 phần tử sau đây:
- Phần tử đàn hồi: phần tử đàn hồi có thể là kim loại như nhíp, lò xo; cao
su, khí nén. Đặc tính của chúng có thể phi tuyến, có thể tuyến tính.
- Phần tử cản: phần tử cản gồm cản ma sát và cản thuỷ lực. Trong hệ
thống treo thường trang bị giảm chấn thuỷ lực có đặc tính phi tuyến; trong các hệ
treo điện tử các lực cản được điều khiển bởi một CPU tuân theo điều kiện dao
động của ôtô.
- Cơ cấu hướng: cơ cấu hướng xác định động học bánh xe; xác lập liên kết
giữa bánh xe và thân xe.
- Thanh ổn định: hạn chế dao động lắc ngang thân xe.
Do vậy hệ thống treo được đặc trưng bởi độ cứng 
C f z

  và hệ số cản

K f 
 , cản ma sát.
Mô tả tổng quát hệ thống treo như hình (3.16):

60. 58
Hình 3.16. Sơ đồ hệ thống treo
Lực đàn hồi được xác định như sau:
   
   
   
C
F
t t
d d
t n
d d
n n n
d d d
C z f khi z f
C z khi f z f
C z f Cf khi z f
 
 
 


     


    


    


(3. )
75
Hình 3.17. Sơ đồ đặc tính treo
Trong đó:
t
d
f : độ võng động (hành trình trả)
n
d
f : độ võng động (hành trình nén)
C có ô
: độ cứng của hệ thống treo, C thể được m tả phụ thuộc
( , )
C f z 
 .
Ta có các quan hệ hình học:
C K
F
F
R0
z


61. 59
1
2
z z a
z z b


 
 
(3. )
76
L ng kính c p
ự ớ
c hư ủa lố
Hình 3. c tính l p
18. Đặ ố
1
CL
F : lực đàn hồi hướng kính lốp trước
   
 
1 1 1 1 1 1
1
1 1 1
0
0 0
L t
CL
t
C h khi h f
F
khi h f
 

   



  


(3.77)
f : hệ số cản lăn
 
1 1
1
1
A
t
L
m m g
f
C

 : độ võng tĩnh của lốp trước (3.78)
: chiều cao mấp mô của đường, phía trước
1 01 1 1
( )
d
r r h 
  
: bán kính động lốp trước
r : bán kính tự do lốp
01 1
t
r r f
  : bán kính tĩnh lốp

62. 60
2
CL
F : lực đàn hồi hướng kính lốp sau
   
 
2 2 2 2 2 2
2
2 2 2
0
0 0
L t
CL
t
C h khi h f
F
khi h f
 

   



  


(3.79)
f : hệ số cản lăn
 
2 2
2
2
A
t
L
m m g
f
C

 : độ võng tĩnh của lốp sau (3.80)
2
h : chiều cao mấp mô của đường, phía sau
2 02 2 2
( )
d
r r h 
   : bán kính động lốp sau
r : bán kính tự do lốp
02 2
t
r r f
  : bán kính tĩnh lốp
Lực tương tác bánh xe
Lực b nh xe là lực tiếp tuyến F
ám bá x và lực ngang Fy.
Hinh .
3.19 Độ ự ọ
ng l c h c bánh xe trong mặt phẳng
Phả ực Fz được xác đị ệ phương trình độ ự ọc phương thẳ
n l nh theo H ng l c h ng
đứ ệ ố
ng. H s bám x
 được xác định theo Hàm Ammon (3.81):
2
0
2 2
w
2 2
w
(1 / /) / / (3 2 / /) / / / 1
( ) ( 1) (/ / 1)
( ) / / 1
( 1) (/ / 1)
p v
p
m khi
f
sign khi
     
   
 
 
    

   


   

(3.81)

63. 61
2 2
, ax , ax
2 2
ax , ax
( )
( )
x
x m x m
x
m y m
s
f f
s
s
g g





 
 




 

 

 
 
(3.82)
2 2
( , ) max
2 2 max max
s s
F s F f
x x z s x
s

 


 

 

 
  
( )
3.83
 
2 2
, max
2 2 max max
s
F s F g
y y z
y
s
 
 
 

 

 

 
   (3. )
84
Trong đó:
2
(
x
x
s b
x
acrtg y

  

1 1 2 2
1
2
sin ; sin
arctg(
ar tan(
x
x
z z l z z l
y
x
y
ctg
x
 


   

 

64. 62
Chương 4
KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH TĂNG TỐC
4.1 Đối tượng và thông số đầu vào
Loạ ả ự ọ ạ ị ố độ ự ọ
i xe mà tác gi l a ch n là lo i xe du l ch có các thông s ng l c h c
cụ thể như sau:
TT Thông số Ký hi u
ệ Đơn vị Giá trị
1 Khối lượng được treo m kg 1506,5
2 Khối lượng không được treo trước mA11,mA12 kg 60
3 Khối lượng không được treo sau mA21,mA22 kg 90
4 Kho ng cách t
ả ừ trọng tâm đế ầu trướ
n c c l1 m 1,1853
5 Kho ng cách t
ả ừ trọng tâm đế ầ
n c u sau l2 m 1,5044
6 Độ ứ ủ ệ
c ng c a h thống treo trước C11, C12 /
N m 34900
7 Độ ứ ủ ệ
c ng c a h thống treo sau C21, C21 /
N m 32600
8 Độ ứng hướ
c ng kính l c
ốp trướ CL11, CL12 /
N m 350000
9 Độ ứng hướ
c ng kính l p sau
ố CL21, CL22 /
N m 350000
10 H s c n gi m ch c
ệ ố ả ả ấn trướ K11, K12 /
Ns m 4360
11 H s c n gi m ch n sau
ệ ố ả ả ấ K21, K22 /
Ns m 3870
12 M không khí
ật độ  3
/
kg m 1,24
13 H s
ệ ố khí động c 0,35
14 Diệ ả ệ
n tích c n chính di n A
2
m 0,92
15 H s c
ệ ố ản lăn f 0,02
16 Bán kính t do l
ự ốp r 0.31075
Hàm kích động mặt đường được cho dướ ạ
i d ng:
ij 0ij
ij 0ij
sin(2 ), 1, ,
sin(2 ( )), 2, ,
h h ft i j R L
L
h h f t i j R L
v


  
   

65. 63
V n t c kh u là v=25m/s (90km/h)
ậ ố ảo sát ban đầ
Biên dạng đường hình sin: biên độ 1mm
Khảo sát khi tăng tố ừ 2 m/s (7,2km/h) đế
c t n 10 m/s (36 km/h) k t h
ế ợp đánh
lái v i góc bánh xe là 1
ớ 0
4.2. Kết quả và đánh giá
4.2.1 Thông s u khi
ố điề ển người lái
Hình 4.1. Đồ thị mô men tăng tốc
Hình 4.2. Đồ thị góc đánh lái

66. 64
Để ể tăng tố ầ ạ ột mô men tăng tốc ban đầu đủ để
ô tô có th c thì c n t o ra m
xe có m t gia t l xe s chuy
ộ ốc đủ ớn, sau đó ẽ ển độ ằ ở ốc độ đó.
ng b ng quán tính t
Hình 4.1, trong khi kh c, tác gi
ảo sát bài toán tăng tố ả coi như mô men tăng tốc
tăng lên từ ển động ban đầu đế ị ảng 6500 Nm, sau đó
mô men chuy n giá tr kho
giảm xuống, khi mà xe đã có gia tốc đủ ớ ảng tăng ả ừ 1s đế
l n (kho gi m là t n 1,6s).
Việ ất có quay vòng trong đề ả ự ọ ệc điề ể
c tính ch tài, tác gi l a ch n vi u khi n quay
vòng ô tô b ng m
ằ ột hàm góc đánh lái (Hình 4.2) ở ời điểm đang trong quá trình
th
tăng tố ời gian quá độ
c. Th quay vòng là t n 2,5
ừ 2 đế s.
4.2.2 Qu o, v n t
ỹ đạ ậ ốc và gia t c
ố
Hình 4.3. o di chuy n xe
Đồ thị quỹ đạ ể

67. 65
Hình 4.4. v n t c ngang
Đồ thị ậ ố
Hình 4.5. v n t c d c xe
Đồ thị ậ ố ọ

68. 66
Hình 4.6. v n t c ti
Đồ thị ậ ố ếp tuy n
ế
Hình 4.7. t góc quay bánh sau
Đồ thị ốc độ

69. 67
Hình 4.8. t
Đồ thị ốc độ góc quay bánh trước
Hình 4.9. gia t
Đồ thị ốc ngang

70. 68
Hình 4.10. Đồ thị ố ọ
gia t c d c
Hình 4.11. Đồ thị ố ế
gia t c ti p tuy n
ế

71. 69
Nhậ ắt đầu tăng tố ậ ố ủa xe theo phương x tăng dầ
n xét: Khi b c thì v n t c c n
theo tác độ ủ ốc độ ủ động tăng
ng c a mô men lên bánh xe. T quay bánh xe ch
nhanh s m v t góc nh, hình dáng g n gi ng mô men
au đó giả ề ốc độ ổn đị ầ ống đườ
(Hình 4.7). Còn bánh xe b ng, do b kéo cho nên t n m c c
ị độ ị ốc độ tăng dần đế ứ ủa
t t bi n (Hình 4.8). khi t=2s, v ng c
ốc độ cao hơn mà không có tính độ ế ới tác độ ủa
góc đánh lái, thì các thành phầ ậ ốc thay thay đổi tương ứ ớ
n v n t ng. Khác v i quá
trình phanh, khi đó do tốc độ ủa xe tăng lên (còn phanh là giả ố
c m xu ng), quy
luật độ ọc cũng thay đổi tương ứng. Hình 4.4, 4.5, 4.6, là các đồ ị ậ ố
ng h th v n t c
ngang, d c và v n t c t ng h p xe. Tác gi n th y khi b u quay vòng thì
ọ ậ ố ổ ợ ả nhậ ấ ắt đầ
v n t n theo quy lu n t c d c có chút gi
ậ ốc ngang tăng dầ ật đánh lái và vậ ố ọ ảm hơn
so v ng nh n t c t ng h
ới khi không đánh lái (góc nghiêng đườ ỏ đi). Nhưng vậ ố ổ ợp
(vậ ố ế ến phương chuyển độ ủ ẫn tăng gầ ế
n t c ti p tuy ng c a xe) v n tuy n tính và duy
trì g nh t kho ng 4s. T n v n t c d
ần ổn đị ừ ả ừ 3,5s đến 4s là giai đoạ ậ ố ần ổn định. Đó
là khi hết quá trình quá độ tăng tốc và đánh lái.
Hình 4.9, 4.10, 4.11, là các đồ ị ố ủa xe theo phương ngang, dọ
th gia t c c c và gia
t c t ng h p. Khi b
ố ổ ợ ắt đầu tăng tốc thì gia t c d c xe a
ố ọ x tăng dần lên theo tác động
c a mô men bánh xe ch ng c
ủ ủ động (hình 4.10). Sau đó khi có tác độ ủa điều
khi n quay vòng, thì gia t ng gi
ể ốc có xu hướ ảm, điều này là do khi đó ô tô còn
thự ệ
c hi n thêm chuy ng ngang. Và vì v y nên khi b
ển độ ậ ắt đầu đánh lái thì gia tốc
ngang xe tăng lên theo góc đánh lái (Hình 4.9), Sau đó giả ề ộ ị ổ
m v m t giác tr n
đị ậ ố
nh khi v n t c của ô tô đã ổn đị ở ốc độ cao hơn ban đầ
nh t u.

72. 70
Hình 4.12. Đồ thị ốc góc quay đứ
gia t ng thân xe
Hình 4.13. Đồ thị ậ ốc góc quay đứ
v n t ng thân xe

73. 71
Hình 4.14. Đồ thị ậ ố
v n t c và gia tốc góc quay đứng thân xe
Hình 4.15. Đồ thị góc trượ ầ
t c u sau

74. 72
Hình 4.16. Đồ thị góc trượ ầu trướ
t c c
Hình 4.17. Đồ thị ệu góc trượ
hi t

75. 73
Hình 4.18. Đồ thị góc hướng
Hướ ển độ ủa ô tô được đánh giá qua hình 4.13 đế
ng chuy ng c n 4.18. Khi
chưa có tác động điề ển quay vòng (trướ ển độ
u khi c 2s), thì ô tô không có chuy ng
ngang, t c là các thành ph ng h c góc quay xe b u có
ứ ần độ ọ ằng 0. Nhưng khi bắt đầ
góc đánh lái (t=2s) thì cả ậ ố ốc góc quay bánh xe cũng thay đổ
v n t c và gia t i
tương ứ ừ ốc góc quay bánh xe tăng nhanh theo quy luật đánh lái
ng. t 2s thì gia t
đế ứ
n m c 60 (deg/s2
), nhưng sau khi hết quá trình quá độ thì gia t c l i có xu
ố ạ
hướ ả
ng gi m nhanh và gi nh v
ữ ổn đị ề 0 là lúc xe đã quay vòng ổn đị ở ứ ậ
nh m c v n
t v n t
ốc cao hơn. Đồ thị ậ ốc góc quay thân xe tăng lên 28 (deg/s) theo hàm đánh
lái. Sau khi h thì t góc quay gi m d giá tr
ết quá trình quá độ ốc độ ả ần nhưng vẫn ở ị
dương. Về ớ ển độ ả ậ ấ ắt đầ
hư ng chuy ng tác gi nh n th y khi b u quay vòng thì gia
t c và v n t
ố ậ ốc góc đều dương. Góc hướng chuy ng c
ển độ ủa ô tô là âm nhưng nhỏ
hơn 4
0
, r nh v giá tr n thân xe khi kh o sát v
ồi ổn đị ề ị nhỏ hơn. Bả ả ới góc đánh lái
nhỏ nên sau khi tác độ ẫ ển độ ổn đị
ng thì xe v n chuy ng nh.

76. 74
4.2.3 K t qu ng l c h c
ế ả độ ự ọ
Hình 4.19. Đồ thị ả
ph n l c m ng bánh sau
ự ặt đườ
Hình 4.20. Đồ thị ả
ph n l c m
ự ặt đường bánh trước

77. 75
Nhậ ế ả ề ự ại các bánh xe cũng đánh giá mộ ầ ả năng
n xét: Các k t qu v l c t t ph n kh
ổn đị ủa ô tô khi tăng tố
nh c c.
Đầ ả ự
u tiên là ph n l c Fzj, khi b c thì tr ng tâm c
ắt đầu tăng tố ọ ủa xe có xu hướng
d ch chuy n v phía sau nên ph n l c F
ị ể ề ả ự z2 (Hình 4.19) tăng lên (5900 N), còn Fz1
(Hình 4.20) gi m xu ng (1700 N). Sau khi h c thì các thành ph
ả ố ết quá độ tăng tố ần
Fzj l i tr v nh m ng m
ạ ở ề ổn đị ở ức ban đầu, đó là khi xe chuyển độ ổn định ở ộ ậ
t v n
t h n ph n l c ch cho ta bi ng c a m
ốc cao hơn. Các thành p ầ ả ự ỉ ết được tác độ ủ ặt
đường lên xe mà thôi. Để đánh giá rõ hơn trạ ề phương diệ ự ậ
ng thái v n l c, ta nh n
thấ ầ ự ọ
y các thành ph n l c d c Fxj (Hình 4.21 và 4.22) và l c ngang F
ự yj (hình 4.23
và 4.24).
Hình 4.21. Đồ thị ự ọ
l c d c bánh t c
rướ
Khi b c thì l c d c F
ắt đầu tăng tố ự ọ x1 c là bánh xe b
giảm do bánh xe trướ ị
độ ịu tác độ ự ủa thân xe. Đế ắt đầu đánh lái thì F
ng, ch ng l c c n khi b x1 có xu hướng
giữ ậ ố ổn đị
ngang và khi v n t c xe nh thì Fx1 n m c ch nh
tăng dần lên đế ứ ạy ổn đị ở
m c v n t c m
ứ ậ ố ới.

78. 76
Hình 4.22. Đồ thị ự ọ
l c d c bánh sau
Đố ớ ủ động, nên khi tăng mô men thì lự ọ
i v i bánh xe sau là bánh xe ch c d c
t ng g n gi ng v ng gia t c d c xe. Khi
ại bánh xe trước tăng lên có hình dạ ầ ố ới đườ ố ọ
có đánh lái dưới tác độ ủ ệ ố trượt ngang thì nó có xu hướ g đi ngang. Khi
ng c a h s n
thôi không tác độ ết quá độ ậ ố ế ế
ng mô men và h quay vòng là lúc v n t c ti p tuy n
c n b nh thì l c d c bánh xe gi m v m c p l c cho
ủa xe đang chuẩ ị ổn đị ự ọ ả ề ức đủ để ấ ự
ô tô chuy ng m
ển độ ở ứ ậ ốc cao hơn.
c v n t

79. 77
Hình 4.23. Đồ thị ự
l c ngang bánh sau
Hình 4.24. Đồ thị ực ngang bánh trướ
l c
Các l c ngang F
ự yj thì bi i theo quy lu u này cho th
ến đổ ật đánh lái. Điề ấy
mô hình đã phả ầ ới điề
n ánh g n sát v u ki n th c t .
ệ ự ế
function F=tt2
global M m ma1 ma2 C1 C2 K1 K2 CL1 CL2 Jx Jy Jz r Jay1 Jay2 g l1 l2 hg
f...

80. 78
smax anfmax phixmax phixmin phiymax phiymin ro r jp phix1 phix2...
phix3 tansolai lwx lwy lwz Ax Ay Az wx wy wz xdo1 xdo2 xdo3...
phi0d11 phi0d12 phi0d13 phivc dp dt phiwp Fz1t Fz2t td1 td2...
d01 d1 d2 d3 s01 s02 phi0d21 phi0d22 phi0d23 r1d r2d...
biendo1 biendo2 biendo3 tanso Mp11 Mp12 Mp13 Mp011 Mp012 Mp013...
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 tdel22 tdel23...
Mp11s Mp21s Mp31s Mp41s Mp51s Mp61s Mp71s...
Mp12s Mp22s Mp32s Mp42s Mp52s Mp62s Mp72s...
Mp13s Mp23s Mp33s Mp43s Mp53s Mp63s Mp73s
M=1506.5/2; ma1=60; ma2=90; m=M ma1 ma2;
- - %Thong so khoi luong%
%Jx=1019/2; Jz=2585.6/2; %Jy=1749.1;
Jy=(m*l2/(l1+l2))*l1^2+(m*l1/(l1+l2))*l2^2;%Mo men quan tinh %
Jay1=1.7; Jay2=1.7; Jx=1019/2;
Jz=(ma1+m*l2/(l1+l2))*l1^2+(ma1+m*l1/(l1+l2))*l2^2;
%Jay1=ma1*(0.6*r)^2; Jay2=ma2*(0.6*r)^2;
g=9.8; f=0.02; r=0.31075;
l1=1.1853; l2=1.5044; hg=0.54475; %thong so hinh hoc%
%Jz=2585.6/2.4;
%Jz=(ma1+m*l2/(l1+l2))*l1^2+(ma1+m*l1/(l1+l2))*l2^2;
Jy=(m*l2/(l1+l2))*l1^2+(m*l1/(l1+l2))*l2^2; Jx=1019/2;
C1=34900; C2=32600; %Do cung he thong treo%
CL1=350000; CL2=350000; %Do cung lop%
K1=4360; K2=3870; %Jx=1019/2; Jy=1749.1; Jz=3270/2; %Mo men
quan tinh %
biendo1=0.002; biendo2=0.002; biendo3=0.002; tanso=4*pi;
%Bien dang mat duong%
Fz1t=(ma1+m*l2/(l1+l2))*g;
Fz2t=(ma1+m*l1/(l1+l2))*g;
s01= 0.003; s02=0.003; ro=0.35;
-
r1d=r Fz1t/CL1; r2d=r Fz2t/CL2;
- -
xdo1=2; xdo2=2; xdo3=2; phi0d11=xdo1/(r1d*(1 s01));
- phi0d12=xdo2/(r1d*(1-
s01)); phi0d13=xdo3/(r1d*(1 s01));
-
phi0d21=xdo1/(r2d*(1-s02)); phi0d22=xdo2/(r2d*(1-
s02));phi0d23=xdo3/(r2d*(1 s02));
-
Ax=1.24;Ay=2.2;Az=4; %Dien tich can gio%
wx=0.4; wy=0.4; wz=0; %He so can gio chung%
jp=6; phix1=1.5; phix2=1.5; phix3=1.5;

81. 79
%Mp11=M*g*(1+jp*hg/(g*l2))*phix1*r/(2*(l1+l2)); Mp21=M*g*(1-
jp*hg/(g*l1))*phix1*r/(2*(l1+l2));
%Mp12=M*g*(1+jp*hg/(g*l2))*phix2*r/(2*(l1+l2)); Mp22=M*g*(1-
jp*hg/(g*l1))*phix2*r/(2*(l1+l2));
%Mp13=M*g*(1+jp*hg/(g*l2))*phix3*r/(2*(l1+l2)); Mp23=M*g*(1-
jp*hg/(g*l1))*phix3*r/(2*(l1+l2));
%Mp11=0.5*1.3*550.8772; Mp21=0.5*1.3*361.6188; %Mo men
phanhpa1%
%Mp12=0.7*1.3*550.8772; Mp22=0.7*1.3*361.6188; %Mo men
phanhpa1%
%Mp13=1.3*550.8772; Mp23=1.3*361.6188; %Mo men phanhpa1%
Mp011=0; Mp012=0; Mp013=0; Mp11=0; Mp12=0; Mp13=0;
Mp11s=0.95*(M*g*f+wx*xdo1^2)*r; Mp21s=110*(M*g*f+wx*(xdo1+8)^2)*r;
Mp31s=0.95*(M*g*f+wx*(xdo1+8)^2)*r;
Mp41s=40*(M*g*f+wx*(xdo1+8)^2)*r;Mp51s=0.95*(M*g*f+wx*(xdo1+6)^2)*r;
Mp61s=15*(M*g*f+wx*(xdo1+8)^2)*r; Mp71s=1*(M*g*f+wx*(xdo1+13)^2)*r;
Mp12s=0.95*(M*g*f+wx*xdo2^2)*r; Mp22s=110*(M*g*f+wx*(xdo2+8)^2)*r;
Mp32s=0.95*(M*g*f+wx*(xdo2+8)^2)*r;
Mp42s=40*(M*g*f+wx*(xdo2+8)^2)*r;Mp52s=0.95*(M*g*f+wx*(xdo2+6)^2)*r;
Mp62s=15*(M*g*f+wx*(xdo2+8)^2)*r; Mp72s=1*(M*g*f+wx*(xdo2+13)^2)*r;
Mp13s=0.95*(M*g*f+wx*xdo3^2)*r; Mp23s=110*(M*g*f+wx*(xdo3+8)^2)*r;
Mp33s=0.95*(M*g*f+wx*(xdo3+8)^2)*r;
Mp43s=40*(M*g*f+wx*(xdo3+8)^2)*r;Mp53s=0.95*(M*g*f+wx*(xdo3+6)^2)*r;
Mp63s=15*(M*g*f+wx*(xdo3+8)^2)*r; Mp73s=1*(M*g*f+wx*(xdo3+13)^2)*r;
dp=0.3;
t1=1; t2=t1+dp; t3=t2+dp;t4=t3+3; t5=t4+dp; t6=t5+dp; t7=t6+3; t8=t7+dp;
t9=t8+dp; td1=12; dt=1; td2=td1+dt; tdel22=0; tdel23=0;
d01=0; d1=1*(pi/180); d2=1*(pi/180); d3=1*(pi/180);
tansolai=0.5;
smax=0.15; anfmax=0.07; %He so truot max%
phixmax=0.95; phixmin=0.65; %He so bam doc%
phiymax=0.6; phiymin=0.4; %He so bam ngang%
phiwp=2.3; phivc=0.8; %He so Ammonn%
lwx=0.2;lwy=0.1;lwz=0.05; %Tam gio%

82. 80
KẾT LUẬN
H ng truy n l c, còn g i là h thông gia t là h
ệ thố ề ự ọ ệ ốc cũng có vai trò ệ thống
an toàn, quy n vi c h n ch tai n n giaothông
ết định đế ệ ạ ế ạ .Thêm vào đó cũng cần có
nh ng
ững đánh giá đúng mức ảnh hưở ủ ế ố ảnh hưở
ng c a các y u t đế ả năng
n kh
tăngtố ằ
c nh m góp ph n làm sáng t b n ch
ầ ỏ ả ấ ả năng bám củ khi tăng
t kh a ô tô .
Trong khuôn kh c
ổ ủa đề tài, tác gi i quy t các v sau:
ả đã giả ế ấn đề
-T ng quan v
ổ ề động lưc học ô tô;
-Phương pháp xây dựng mô hình độ ự
ng l c h c ô tô;
ọ
-Xây d ng mô
ự hình mô hình độ ự ọ
ng l c h c phanh ô tô mộ ế
t dãy phi tuy n;
-Thi t l
ế ập các phương trình toán học mô t ng l c h ô tô;
ả độ ự ọc
-Giả ệ phương trình đượ ậ
i h c thành l p trên máy tính;
-Khả ộ ố độ
o sát m t s quá trình ng l c h
ự ọc.
Tăng tố ột quá trình ngượ ại phanh. Như ậ ề ả ấ ề ự
c là m c l v y v b n ch t truy n l c
là gi ng quá trình phanh; do v
ố ậy mô hình cũng là mô hình độ ự ọ ỉ
ng l c h c, ch
khác các hàm đầ ậy đề ủ ả đã đi vào bả ấ ủ
u vào.Chính vì v tài c a tác gi n ch t c a
độ ự ọ ớ ế ả đã đạt đượ ả
ng l c h c ô tô trong quá trình phanh. V i các k t qu c, tác gi
nhậ ấ
n th y c n có nh ng nghiên c a v các các ph ng c
ầ ữ ứu chuyên sâu hơn nữ ề ản ứ ủa
ô tô khi tăng tốc.

83. 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Rolf Isermann (2006): Fahrdynamik-Regelung, nxb Vieweg ATZ/MTZ-
Fachbuch, http://www.vieweg.de
[2] Raesh Rajamani (2006): Vehicle Dynamics and Control, nxb Springer USA
[3] Bernd H./Metin E.(2008): Fahrwerkhandbuch, nxh Vieweg-Teubner,
http://www.viewegteubner.de
[4] Wallentowitz/Reif (2006) Handbuch Kraftfahrzeugelektronik, nxb Vieweg
ATZ/MTZ- Fachbuch, http://www.vieweg.de
[5] Wallentowitz/Mítschke(2004):Dynamik der Kraftfahrzeuge, nxb Springer,
http://www.springer.de
[6] Ryszard Andrzejewski (2005): Nonlinear Dynamics of a Wheeled Vehicle,
nxb Springer USA, http://www.springeronline.de
[7] Winner Hermann/ Hakuli Stefan (2009): Handbuch Fahrerassistenzsysteme,
nxb Vieweg ATZ/MTZ- Fachbuch, www.vieweg.de
[8] Dieter Schramm (2010): Modellbildung und Simulation der Dynamik von
Kraftfahrzeuge, Springer, 2010, http://dnb.d-nb.de
[9] Raesh Rajamani (2006): Vehicle Dynamics and Control, nxb Springer USA
[10] Mannfred B (1993): Fahrwerktechnik: Radschlupf-Regelsysteme, nxb
Vogel
[12] Ammon, D (1997): Modellbildung und Systementwicklung in der
Fahrzeugtechink, BG Teubner
[13] Nguy n Quí Toàn (2008): Nghiên c ng c a h n kh
ễ ứu ảnh hưở ủ ệ thống treo đế ả
năng ổn đị ủ
nh c a ô tô, Luận văn Thạ ỹ, ĐHBK Hà Nộ
c s i

84. 82
[14] Đỗ ố ứ ảnh hưở ủ
Qu c Hoàn (2008): Nghiên c u ng c a hệ ống treo đế ả
th n kh
năng truyề ự ủ ằ ự ệ ận văn Thạ ỹ
n l c c a xe con b ng mô hình và th c nghi m, Lu c s ,
ĐHBK Hà Nội
[15] Nguy n Tr ng Du (2008): Nghiên c ng c a h ng treo ô tô có
ễ ọ ứu dao độ ủ ệ thố
điề ể
u khi n, Luận văn Thạ ỹ, ĐHBK Hà Nộ
c s i
[16] Nguyễn Khăc Trai (1997): Tính điề ể ỹ đạ ển độ ủ
u khi n và qu o chuy ng c a ô
tô, nxb Giao thông, Hà N i
ộ