Tài liệu Báo cáo Phần tính toán ổn định của xe ôtô minibus 6-8 chỗ ngồi: BCN
VSAE
CATD
Bộ Công nghiệp
Hội Kỹ s− ô tô Việt Nam
Trung tâm phát triển công nghệ ô tô
=====o0o=====
Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật Dự án
Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini
buýt thông dụng 6 ữ 8 chỗ ngồi mang nh∙n hiệu Việt Nam
Mã số: KC.05.DA.13
_______________________________________________
Phần tính toán ổn định
của xe ôtô minibus 6-8 chỗ ngồi
PGS.TS. D− Quốc Thịnh
6091-1
07/9/2006
Hà Nội, 06-2006
Mục lục
Mở đầu.................................................................................................................. 1
1. Tính ổn định dọc của ôtô.................................................................................. 2
1.1. Tính ổn định dọc tĩnh ................................................................................ 2
1.2. Tính ổn định dọc động ............................................................................ 5
1.2.1. Tr−ờng hợp tổng quát. ......................
16 trang |
Chia sẻ: hunglv | Lượt xem: 2101 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem nội dung tài liệu Báo cáo Phần tính toán ổn định của xe ôtô minibus 6-8 chỗ ngồi, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BCN
VSAE
CATD
Bộ Công nghiệp
Hội Kỹ s− ô tô Việt Nam
Trung tâm phát triển công nghệ ô tô
=====o0o=====
Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật Dự án
Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini
buýt thông dụng 6 ữ 8 chỗ ngồi mang nh∙n hiệu Việt Nam
Mã số: KC.05.DA.13
_______________________________________________
Phần tính toán ổn định
của xe ôtô minibus 6-8 chỗ ngồi
PGS.TS. D− Quốc Thịnh
6091-1
07/9/2006
Hà Nội, 06-2006
Mục lục
Mở đầu.................................................................................................................. 1
1. Tính ổn định dọc của ôtô.................................................................................. 2
1.1. Tính ổn định dọc tĩnh ................................................................................ 2
1.2. Tính ổn định dọc động ............................................................................ 5
1.2.1. Tr−ờng hợp tổng quát. ........................................................................ 5
1.2.2. Tr−ờng hợp xe chuyển động lên dốc với tốc độ nhỏ, không kéo
moóc và chuyển động ổn định. ......................................................... 6
1.2.3. Tr−ờng hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đ−ờng
nằm ngang. ........................................................................................ 7
2. Tính ổn định ngang của ôtô ............................................................................. 8
2.1. Tính ổn định động ngang của ôtô khi chuyển động trên đ−ờng
nghiêng ngang. ......................................................................................... 8
2.2. Tính ổn đinh động ngang của ôtô khi chuyển động quay vòng trên đ−ờng
nghiêng ngang. ......................................................................................... 9
2.2.1. Theo điều kiện lật đổ........................................................................ 10
2.2.2. Theo điều kiện bị tr−ợt bên. ..............................................................11
Phụ lục ............................................................................................................... 14
- 1 -
Mở đầu
Tính ổn định của ôtô máy kéo là khả năng đảm bảo đ−ợc quĩ đạo chuyển động
theo yêu cầu trong mọi điều kiện chuyển động khác nhau. Tuỳ thuộc vào điều
kiện sử dụng, ôtô máy kéo có thể đứng yên, chuyển động trên đ−ờng dốc (đ−ờng
có góc nghiêng dọc hoặc nghiêng ngang), có thể quay vòng hoặc phanh ở các
loại đ−ờng khác nhau. Trong những tr−ờng hợp chuyển động nh− vậy, ôtô máy
kéo phải giữ đ−ợc quĩ đạo chuyển động của nó sao không bị lật đổ, không bị
tr−ợt. Mục đích của việc tính toán kiểm tra ổn định của ôtô nhằm tăng tính an
toàn chuyển động để nâng cao vận tốc chuyển động của xe, nghĩa là tăng tính
kinh tế và tính ổn định trong mọi điều kiện làm việc.
Thông số kỹ thuật xe mini buýt 8 chỗ ngồi sử dụng trong tính toán ổn định
Thông số Đơn vị Giá trị
Trọng l−ợng bản thân Kg 975
Phân bố lên cầu tr−ớc Kg 493
Phân bố lên cầu sau Kg 482
Trọng tải cho phép ng−ời 08
Trọng l−ợng toàn bộ Kg 1555
Phân bố lên cầu tr−ớc Kg 700
Phân bố lên cầu sau Kg 855
Kích th−ớc bao (Dài x Rộng x Cao) mm 3635 x 1475 x 1895
Chiều dài cơ sở mm 2350
Vệt bánh tr−ớc/ sau mm 1280/1290
Cỡ lốp 155R13.6PR
Vận tốc lớn nhất khi toàn tải km/h 105
Góc dốc lớn nhất v−ợt đ−ợc độ 16
Bán kính quay vòng nhỏ nhất m 4.5
Chiều cao trọng tâm mm 700
Hệ số bám dọc của đ−ờng 0.7
Hệ số bám ngang của đ−ờng 0.6
- 2 -
1. Tính ổn định dọc của ôtô
1.1. Tính ổn định dọc tĩnh
Tính ổn định dọc tĩnh của ôtô là khả năng đảm bảo cho xe không bị lật hoặc bị
tr−ợt khi đứng yên trên đ−ờng dốc dọc
Hình 1. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên ôtô khi đứng yên.
b. Đứng quay đầu xuống dốc.
a. Đứng quay đầu lên dốc;
Hình 1 trình bày sơ đồ lực và mô men tác dụng lên ôtô khi đứng lên dốc.
Khi ôtô đứng trên dốc nghiêng quay đầu lên dốc sẽ chịu tác dụng của các lực
sau:
- Trọng l−ợng của ôtô đặt tại trong tâm xe là G. Do có góc dốc α nên G đ−ợc
phân ra làm 2 thành phần Gcosα và Gsinα.
- Hợp lực của các phản lực thẳng đứng của đ−ờng tác dụng lên bánh xe tr−ớc là
Z1 và bánh xe sau là Z2. Ta có Z1 + Z2= Gcosα
- Do tác dụng của thành phần trọng l−ợng Gsinα, xe có thể bị tr−ợt xuống dốc
mặc dù có mômen cản lăn cản lại. Trị số của mômen cản lăn nhỏ nên phải đặt
phanh ở các bánh xe sau.
Tr−ờng hợp xe đứng trên dốc quay đầu lên (hình 1a), khi góc dốc α tăng dần
cho tới lúc bánh xe tr−ớc nhấc khỏi mặt đ−ờng, lúc đó tr−ờng hợp lực Z1 = 0 và
- 3 -
xe bị lật quanh điểm O2 (O2 là giao điểm của đ−ờng và trục thẳng đứng qua tâm
bánh xe sau). Để xác định góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ khi đứng quay đầu
lên dốc, ta lập ph−ơng trình mômen của tất cả các lực đối với điểm O2 rồi rút
gọn với Z1 = 0 sẽ đ−ợc:
G.bcosα1 - Ghgsinα1 = 0 (1)
gh
btg =1α (2)
Trong đó α1 - góc dốc giới hạn mà xe bị lật khi đứng quay đầu lên dốc.
Thay số, ta có góc dốc giới hạn lật của xe khi quay đầu lên dốc α1 = 560.
Tr−ờng hợp khi xe đứng trên dốc quay đầu xuống ta cũng làm t−ơng tự bằng
cách lấy mômen đối với điểm O1, thay Z2 = 0 rồi rút gọn ta đ−ợc:
gh
atg ='1α (3)
ở đây:
α'1 - góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ đứng khi xe quay đầu xuống dốc.
Thay số, ta có góc dốc giới hạn lật của xe khi quay đầu xuống dốc α'1 = 610.
Cần chú ý rằng trong các ph−ơng trình trên đã bỏ qua mômen cản lăn nhằm tăng
tính ổn định tĩnh của xe.
Qua các biểu thức trên ta thấy rằng gốc dốc giới hạn lật đổ tĩnh chỉ phụ thuộc
vào toạ độ trọng tâm của xe.
Sự mất ổn định dọc tĩnh của ôtô không chỉ do sự lật đổ dọc mà còn do sự tr−ợt
trên dốc do không đủ lực phanh hoặc do bám không tốt giữa bánh xe và mặt
đ−ờng. Trong tr−ờng hợp này, để tránh cho xe khỏi tr−ợt lăn xuống dốc, ng−ời
ta th−ờng bố trí phanh ở các bánh xe. Khi lực phanh lớn nhất đạt đến giới hạn
bám, xe có thể bị tr−ợt xuống dốc, góc dốc giới hạn khi xe bị tr−ợt đ−ợc xác
định nh− sau:
Ppmax = Gsinαt = ϕZ2 (4)
Trong đó:
Ppmax - Lực phanh lớn nhất đặt ở bánh xe sau;
ϕ - Hệ số bám dọc của bánh xe với đ−ờng;
Z2 - Hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đ−ờng tác dụng lên bánh xe sau.
- 4 -
L
GhGa
Z g
αα sincos
2
+=
Thay giá trị của Z2 vào (4) rồi rút gọn, ta sẽ xác định đ−ợc góc dốc giới hạn khi
ôtô đứng trên dốc bị tr−ợt:
g
t hL
atg ϕϕα −= (5)
Thay số, ta có góc dốc giới hạn tr−ợt của xe khi quay đầu lên dốc αt = 260.
Khi xe đứng trên dốc quay đầu xuống, ta cũng xác định đ−ợc góc dốc giới hạn
khi xe bị tr−ợt bằng cách t−ơng tự nh− khi xe đứng quay đầu lên dốc:
ghL
atg
t ϕϕα +=
' (6)
Trong đó:
αt - góc dốc giới hạn bị tr−ợt khi xe đứng trên dốc quay đầu lên;
α't - góc dốc giới hạn bị tr−ợt khi xe đứng trên dốc quay đầu xuống.
Thay số, ta có góc dốc giới hạn tr−ợt của xe khi quay đầu xuống dốc α't = 17.60.
Đối với ôtô, cơ cấu phanh đ−ợc bố trí ở tất cả các bánh xe. Do có lực phanh cực
đại Ppmax = ϕ.G.cosα. Cũng xác định t−ơng tự nh− trên ta có điều kiện để xe
đứng trên dốc bị tr−ợt nh− sau:
tgαt = tgα't = ϕ (7)
Để đảm bảo an toàn khi xe đứng trên dốc ng−ời ta th−ờng để điều kiện xe bị
tr−ợt tr−ớc khi bị lật đổ, điều đó đ−ợc xác định bằng biểu thức:
tgαt <tgαl; (8)
gg h
b
hL
a <−ϕ
ϕ
(9)
Hay:
gh
b<ϕ
Qua các tr−ờng hợp trên, ta có nhận xét rằng góc giới hạn khi ôtô đứng trên dốc
bị tr−ợt hoặc lật đổ chỉ phụ thuộc vào toạ độ trọng tâm của xe và chất l−ợng mặt
đ−ờng.
- 5 -
1.2. Tính ổn định dọc động
Khi ôtô chuyển động trên đ−ờng dốc có thể bị mất ổn định (bị lật đổ hoặc bị
tr−ợt) d−ới tác dụng của các lực và mômen hoặc bị lật đổ khi ôtô chuyển động ở
tốc độ cao trên đ−ờng bằng.
1.2.1. Tr−ờng hợp tổng quát
Hình 2 trình bày sơ đồ lực mà mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc
không ổn định, có kéo moóc.
Hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đ−ờng tác dụng lên các bánh xe:
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
+++++=
−++−−=
L
hPhPPGfrbG
Z
L
hPhPPGfrbG
Z
mmgjb
mmgjb
)sin()(cos
)sin()(cos
1
1
ω
ω
αα
αα
Khi tăng góc dốc α đến giá trị giới hạn thì xe sẽ bị lật đổ ứng với lúc Z1 = 0,
bánh xe tr−ớc bị nhấc khỏi mặt đ−ờng. Cách làm t−ơng tự nh− phần ổn định
tĩnh, ta xác định đ−ợc ngay góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ khi chuyển động
lên dốc hoặc xuống dốc.
Để đơn giản ta xét tr−ờng hợp ôtô chuyển động ổn định lên dốc, không kéo
moóc. Do đó lực quán tính Pj = 0 và Pm = 0
Góc dốc giới hạn khi xe bị lật đổ (coi cos α ≈1):
Hình 2. Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc.
- 6 -
G
P
h
frbtg
g
b
d
ωα −−= (10)
Thay số, ta có góc dốc giới hạn khi xe bị lật đổ αđ = 82.70.
1.2.2. Tr−ờng hợp xe chuyển động lên dốc với tốc độ nhỏ, không kéo moóc và
chuyển động ổn định
Tr−ờng hợp này Pj = 0; Pm = 0, Pω ≈ 0 và Pf ≈ 0 vì lực cản lăn nhỏ có thể bỏ qua.
Do đó ta xác định đ−ợc góc dốc giới hạn khi xe chuyển động lên dốc bị lật đổ:
g
d h
btg =α (11)
Tính t−ơng tự ở trên, ta có góc dốc giới hạn khi xe lên dốc bị lật đổ α1 = 560.
Tr−ờng hợp xe chuyển động xuống dốc với vận tốc nhỏ, không kéo theo moóc,
chuyển động ổn định ta cũng xác định đ−ợc góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ:
g
d h
atg =α (12)
Tính t−ơng tự ở trên, ta có góc dốc giới hạn khi xe xuống dốc bị lật đổ α1 = 610.
Để tránh cho xe không bị lật đổ khi chuyển động trên dốc nghiêng, ta cần xác
định điều kiện để xe tr−ợt trên dốc: khi lực kéo ở bánh xe chủ động đạt đến giới
hạn bám thì xe bắt đầu tr−ợt, trị số của lực kéo đ−ợc xác định nh− sau:
Pkmax = Pϕ =ϕZ2 = Gsinαϕ; (13)
Mặt khác ta có:
L
haG
ZP g
)sincos(
. 2
ϕϕ
ϕ
ααϕϕ +== (14)
Rút gọn công thức (13) và (14) ta xác định đ−ợc góc dốc giới hạn mà xe bị
tr−ợt:
ghL
atg ϕ
ϕαϕ −= (15)
ở đây:
Pkmax - lực kéo tiếp tuyến lớn nhất ở bánh xe chủ động;
Pϕ- lực bám của bánh xe chủ động.
ϕ - hệ số bám dọc của bánh xe với đ−ờng.
- 7 -
Điều kiện để đảm bảo cho xe bị tr−ợt tr−ớc khi bị lật đổ cũng đ−ợc xác định
t−ơng tự nh− phần ổn định tĩnh.
1.2.3. Tr−ờng hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đ−ờng nằm
ngang
Trên hình 3 trình bày sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi chuyển động với vận tốc
cao (bỏ qua ảnh h−ởng của cản lăn).
Hình 3. Lực tác dụng lên ôtô khi chuyển động ở tốc độ cao.
Trong tr−ờng hợp này (th−ờng là xe du lịch) xe có khả năng bị lật do lực cản
không khí gây ra khi chuyển động với tốc độ rất lớn. Lực cản không khí tăng
đến trị số giới hạn, xe sẽ bị lật qua điểm O2 (O2 là giao điểm của mặt phẳng qua
trục bánh xe sau với đ−ờng), lúc đó phản lực Z1 = 0.
Mặt khác:
L
hPfrbG
Z gb ω
−−= )(1
Ta coi Mf ≈ 0 vì trị số của nó rất nhỏ so với Pω, thay trị số Pω = k.F.v2/13 và rút
gọn ta có vận tốc nguy hiểm mà xe bị lật đổ:
g
n hFk
Gbv
..
6,3= ; (17)
Trong đó:
v:- vận tốc của xe tính theo km/h;
vn: - vận tốc nguy hiểm khi xe bị lật đổ.
- 8 -
Thay số ta có vận tốc nguy hiểm vn = 557 km/h. Kết quả cho thấy xe ổn định khi
chạy với vận tốc cao trên đ−ờng nằm ngang
2. Tính ổn định ngang của ôtô
2.1. Tính ổn định động ngang của ôtô khi chuyển động trên đ−ờng nghiêng
ngang.
Hình 4 trình bày sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động trên
đ−ờng ngang không moóc. Tr−ờng hợp này giả thiết vết của bánh xe tr−ớc và
sau trùng nhau, trọng tâm của xe nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc, lực và
mômen tác dụng lên ôtô-máy kéo gồm:
- Trọng l−ợng của ôtô là G đ−ợc phân ra hai thành phần theo góc nghiêng β.
- Mô men của các lực quán tính tiếp tuyến Mjn tác dụng trong mặt phẳng ngang
khi xe chuyển động không ổn định.
- Các phản lực thẳng góc từ đ−ờng tác dụng lên bánh xe bên trái Z' và bánh xe
bên phải Z".
- β: góc nghiêng ngang của đ−ờng.
- Các phản lực ngang Y' và Y".
Hình 4. Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi chuyển động trên đ−ờng nghiêng ngang.
D−ới tác dụng của các lực và mômen, khi góc β tăng dần tới góc giới hạn, xe bị
lật quanh điểm A (A là giao tuyến của mặt phẳng thẳng đứng qua trục bánh xe
bên trái và mặt đ−ờng) lúc đó Z" = 0, ta có:
- 9 -
0
sincos
2" =
−−
=
C
MGhCG
Z
jndgd ββ
ở đây coi Mjn ≈ 0 vì trị số của nó quá nhỏ có thể bỏ qua, xe không kéo moóc
nên Pm = 0. Ta xác định đ−ợc góc giới hạn lật đổ khi xe chuyển động trên đ−ờng
nghiêng ngang:
g
d h
Ctg
2
=β (18)
Trong đó: βd - góc giới hạn mà xe bị lật đổ.
Tính t−ơng tự ở trên, ta có góc dốc giới hạn βd = 900.
Khi chất l−ợng bám của bánh xe với đ−ờng kém, xe cũng có thể bị tr−ợt khi
chuyển động trên đ−ờng nghiêng ngang. Để xác định góc giới hạn khi xe bị
tr−ợt, ta lập ph−ơng trình hình chiếu các lực lên mặt phẳng song song với mặt
đ−ờng:
Gsinβϕ = Y' + Y" = ϕy(Z'+Z") = ϕyGcosβϕ; (19)
Trong đó:
βϕ - góc dốc giới hạn mà ôtô bị tr−ợt.
ϕy - hệ số bám ngang giữa bánh xe và đ−ờng.
Thay số, ta có góc dốc giới hạn khi xe bị tr−ợt ngang βϕ = 310.
Rút gọn công thức (19) ta đ−ợc:
tgβϕ = ϕy (20)
Điều kiện để xe tr−ợt khi bị lật khi chuyển động trên đ−ờng nghiêng ngang:
tgβϕ < tgβđ hay
g
y h
C
2
<ϕ (21)
Khi ôtô đứng yên trên đ−ờng nghiêng ngang, ta cũng xác định đ−ợc góc nghiêng
giới hạn mà tại đó xe bị lật đổ hoặc bị tr−ợt.
ở tr−ờng hợp này, ôtô chỉ chịu tác dụng của trọng l−ợng. Ph−ơng pháp xác định
cũng t−ơng tự nh− phần trên, ta có ngay góc giới hạn mà xe bị lật đổ:
g
t h
Ctg
2
=β (22)
Cũng t−ơng tự ta có góc giới hạn mà xe bị tr−ợt và điều kiện để xe tr−ợt khi lật
đổ nh− sau:
- 10 -
tgβϕ < tgβt hay
g
y h
C
2
<ϕ (23)
2.2. Tính ổn đinh động ngang của ôtô khi chuyển động quay vòng trên
đ−ờng nghiêng ngang
Hình 5 trình bày sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động quay
vòng trên đ−ờng nghiêng ngang.
2.2.1. Theo điều kiện lật đổ
Khi xe quay vòng ta xem nh− xe đang chuyển động quanh s−ờn đồi, ngoài các
lực đã trình bày ở phần trên, xe còn chịu tác dụng của các lực ly tâm Pl đặt tại
trọng tâm xe (trục quay là YY) và lực kéo ở móc kéo Pm. Tr−ờng hợp này coi
ph−ơng của lực Pm tác dụng theo ph−ơng nằm ngang. Các lực Pl và Pm đều phân
ra hai thành phần do góc nghiêng ngang β. Khi góc β tăng dần, đồng thời d−ới
tác dụng của lực Pb xe sẽ bị lật đổ xung quanh mặt phẳng đi qua O1 (là giao
tuyến giữa mặt đ−ờng và mặt phẳng góc qua trục bánh xe bên phải) ứng với vận
tốc giới hạn và hợp lực Z" = 0.
Sử dụng công thức xác định các phản lực Z" đã trình bày ở trên, mặt khác ta
thay trị số của lực ly tâm
R
v
g
GP nl
2
= vào công thức rồi rút gọn ta có:
Hình 5. Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động quay vòng trên
đ−ờng nghiêng ngang.
- 11 -
)βsin
2
βcos(
)βsin-βcos
2
(
2
ddg
dgd
n ChG
gRhCG
v
+
= ;
Rút gọn ta có:
ddg
dgd
n Ch
hCgR
v
βsin
2
βcos
)βsin-βcos
2
(
+
=
Hay
d
g
d
g
n
tg
h
C
tg
h
CgR
v
β
2
1
)β
2
(
+
−
= Trong đó:
βđ - góc dốc giới hạn khi xe quay vòng bị lật đổ;
R - bán kính quanh vòng của xe;
v - vận tốc chuyển động quay vòng, m/s;
vn - vận tốc giới hạn (hay vận tốc nguy hiểm);
g - gia tốc trọng tr−ờng.
Nếu h−ớng nghiêng của đ−ờng cùng phía với trục quay vòng thì vận tốc nguy
hiểm khi xe lật đổ là:
d
g
d
g
n
tg
h
C
tg
h
CgR
v
β
2
1
)β
2
(
−
+
= (26)
2.2.2. Theo điều kiện bị tr−ợt bên
Khi quay vòng trên đ−ờng nghiêng ngang, xe có thể bị tr−ợt bên d−ới tác dụng
của thành phần lực Gsinβ và Plcosβ do điều kiện bám ngang của bánh xe và
đ−ờng không đảm bảo.
Để xác định vận tốc giới hạn khi xe bị tr−ợt bên ta cũng làm t−ơng tự nh− phần
trên bằng cách sử dụng ph−ơng trình hình chiếu và rút gọn ta đ−ợc:
Plcosβϕ + Gsinβϕ = Y' + Y" = ϕy (Z' + Z'') = ϕy (Gcosβϕ - Plsinβϕ)
Thay trị số của Pl và rút gọn ta xác định đ−ợc vận tốc tới hạn khi xe bị tr−ợt bên:
- 12 -
ϕϕ
ϕϕ
ϕ ϕ
ϕ
βsinβcos
)sinβ-cosβ(
y
ygRv += (27)
Hay:
ϕ
ϕ
ϕ ϕ
ϕ
tgβ1
)tgβ-(
y
ygRv +=
Nếu h−ớng nghiêng của đ−ờng cùng phía với trục quay vòng thì vận tốc tới hạn
khi xe bị tr−ợt bên
ϕ
ϕ
ϕ ϕ
ϕ
tgβ1
)tgβ(
y
ygRv −
+= (28)
Thay số, ta có vϕ = 32 km/h
Tr−ờng hợp xe quay vòng trên đ−ờng nằm ngang thì vận tốc tới hạn để xe bị
tr−ợt bên:
ygRv ϕϕ = (29)
Trong đó:
βϕ - Góc tới hạn của đ−ờng ứng với vận tốc tới hạn;
ϕy- Hệ số bám ngang của đ−ờng và bánh xe.
Thay số, ta có vϕ = 18 km/h
Qua các công thức đ−ợc trình bày ở trên, có thể nhận xét rằng góc dốc giới hạn
và vận tốc nguy hiểm mà tại đó ô tô - máy kéo bị lật đổ hoặc bị tr−ợt bên khi
chuyển động trên đ−ờng nghiêng ngang phụ thuộc vào toạ độ trọng tâm, bán
kính quay vòng và hệ số bám ngang của bánh xe với đ−ờng.
Ngoài ra, khi xe chuyển động còn bị mất ổ định ngang do ảnh h−ởng của các
yếu tố khác nh− lực gió ngang, do đ−ờng mấp mô và do phanh trên đ−ờng ...
Để nghiên cứu tr−ờng hợp bánh xe chủ động băn chịu lực gió ngang Py, sử dụng
sơ đồ hình VII-7. Bánh xe lăn sẽ chịu tác dụng của các lạc và mômen: Mk, Gb,
Px, Py và các phản lực Z, Y.
Theo sơ đồ hình VII-7: R là lực của lực kéo tiếp tuyến Pk và lực ngang Y (phản
lực ngang Y do lực ngang Pytác dụng). Hợp lực R có điểm đặt là điểm tiếp xúc
giữa bánh xe và đ−ờng qua trục bánh xe và đ−ợc xác định theo công thức:
22 YPR k += (30)
- 13 -
Theo điều kiện bám R = Rmax = ϕ.Gb và phản lực ngang cũng đạt giá trị của cực
đại Y = Ymax.
Thay giá trị của Rmax và Ymax vào (30) ta có:
( ) 2222maxmax kbk PGPRY −=−= ϕ (31)
Theo công thức (VII-31) ta thấy lực kéo Pk càng lớn thì Y càng nhỏ. Khi lực kéo
Pk hoặc lực phanh Pp đạt đến giới hạn lực bám thì Ymax = 0. Do đó chỉ cần một
lực ngang rất nhỏ tác dụng lên bánh xe thì nó bắt đầu tr−ợt. Sự tr−ợt này sẽ dẫn
đến hiện t−ợng quay vòng thiếu (khi bánh xe tr−ớc xảy ra sự tr−ợt) hoặc quay
vòng thừa (khi bánh xe sau bị tr−ợt). Hiện t−ợng quay vòng thừa rất nguy hiểm
trong quá trình chuyển động của xe khi có lực ngang tác dụng.
Trên đây là những kết quả tính toán khảo sát tính ổn định của xe minibus trong
quá trình hoạt động. Các kết quả tính toán khảo sát cho thấy trong các điều kiện
chuyển động thông th−ờng, xe minibus đảm bảo ổn định cao trong quá trình
chuyển động.
- 14 -
Phu lục: Ch−ơng trình tính toán ổn định ôtô sử dụng phần mềm Matlab
G = 1555; G1 = 700; G2 = 855;
L = 2.350;
a = G2*L/G;
b = G1*L/G;
hg = 0.7;
phi = 0.7;
f = 0.02;
rb = (155+13.5*25.4)/1000;
vmax = 105;
k = 0.035;
B = 1.475;
H = 1.895;
F = H*B;
g =9.81;
Pw = k*F*vmax^2/13;
alphal1 = atan(b/hg);
alphal2 = atan(a/hg);
alphat1 = atan(phi*a/(L-phi*hg));
alphat2 = atan(phi*a/(L+phi*hg));
alphad = (b-f*rb)/hg-Pw/G;
vn = 3.6*sqrt(G*b/(k*F*hg));
% Tinh on dinh ngang
C = 1280;
phiy = 0.6;
R = 4.5;
betad = atan(C/2/hg);
betaphi = atan(phiy);
vng1 = sqrt(g*R*(C/2/hg-tan(betad))/(1+C*tan(betad)/2/hg));
vng2 = sqrt(g*R*(C/2/hg+tan(betad))/(1-C*tan(betad)/2/hg));
vphi1 = sqrt(g*R*(phiy-tan(betaphi))/(1+phiy*tan(betaphi)));
vphi2 = sqrt(g*R*(phiy+tan(betaphi))/(1-phiy*tan(betaphi)));
vphi3 = sqrt(g*R*phiy);
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 1 23.pdf