Nghiên cứu mô hình xác định lực tác dụng trên vô lăng khi đánh lái

Bài viết Nghiên cứu mô hình xác định lực tác dụng trên vô lăng khi đánh lái tập trung vào việc thiết lập mô hình động lực học một dãy tuyến tính cho xe 3 cầu. Để đơn giản hóa bài toán, bánh xe đã được giả thiết là biến dạng trong vùng tuyến tính với góc đánh lái đủ nhỏ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu mô hình xác định lực tác dụng trên vô lăng khi đánh lái Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG TRÊN VÔ LĂNG KHI ĐÁNH LÁI Nguyễn Ngọc Linh1, Nguyễn Tuấn Anh1, Đặng Ngọc Duyên1, Bùi Đức Tiến1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: anhngtu@tlu.edu.vn 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU góc đặt trụ quay đứng sinh ra là một hàm phụ thuộc vào các giá trị này: Khi xe di chuyển trên đường, có rất nhiều các tình huống ngẫu nhiên xảy mà khiến M3 = f  δ, , γ  (3) người lái phải thay đổi hướng chuyển động Khi đã xác định được mômen cản quay như gặp phải chướng ngại vật, chuyển làn vòng của bánh xe dẫn hướng, lực tác dụng đường, quay vòng,… Nhờ vào hệ thống lái, cần thiết trên vành tay lái có thể dễ dàng tính sự ổn định và hướng chuyển động của ô tô có được thông qua tỉ số truyền của hệ thống lái. thể được đảm bảo [1]. M Hệ thống lái trên ô tô là một cơ hệ rất F= (4) quan trọng, có sự liên kết chặt chẽ với các Riη bánh xe dẫn hướng. Để có thể thay đổi được Trong đó: hướng chuyển động của xe, người lái cần m1: khối lượng tại cầu dẫn hướng, kg; phải tác dụng một mômen cần thiết lên vành g: gia tốc trọng trường, m/s2; tay lái. Mômen cần thiết để thay đổi hướng a, b: khoảng cách đặt lực, m; chuyển động của xe cần phải thắng được : góc đánh lái, rad; tổng mômen cản quay vòng của xe khi đánh lái. Theo [2], mômen cản quay vòng của xe : góc kingpin, rad; là lớn nhất khi xe quay vòng tại chỗ (vận tốc : góc caster, rad; của xe xấp xỉ bằng không). Mômen cản R : bán kính vành lái, m; quay vòng của bánh xe dẫn hướng M bao i: tỉ số truyền hệ thống lái; gồm 3 thành phần: Mômen cản lăn (M1), : hiệu suất hệ thống lái. mômen cản của lực ngang (M2) và mômen ổn định (M3). 2. THIẾT LẬP MÔ HÌNH Mômen cản lăn của bánh xe được xác định Để có thể tính toán được giá trị của lực tác dựa trên tải trọng tác dụng lên bánh xe: dụng cần thiết trên vành tay lái, bên cạnh các M1 = m1gfa (1) thông số có sẵn của xe, giá trị của lực ngang Khi xe quay vòng, lực ngang Fy xuất hiện Fy cần phải được xác định. Với mục đích đơn tại lốp xe. Lực này sẽ nằm cách tâm một giản hóa quá trình mô phỏng, mô hình động khoảng là b, do đó gây nên mômen M2: lực học 1 dãy tuyến tính mô tả chuyển động của xe 3 cầu được đưa ra như trên Hình 1. M 2 = Fy b (2) Mô hình xe 3 cầu được sử dụng trong bài báo Thực tế, trụ quay đứng thường sẽ được đặt này bao gồm một cầu chủ động (đồng thời là nghiêng cả về phương ngang () và phương cầu dẫn hướng) và hai cầu bị động phía sau. dọc () để đảm bảo tính năng dẫn hướng và Hệ phương trình mô tả chuyển động của xe ổn định khi đánh lái. Mômen ổn định do các được đưa ra như bên dưới: 18 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0  Fx = Fx1cosδ - Fy1sinδ + Fx2 + Fx3 (5) 3. KẾT QUẢ  Fy = Fx1sinδ + Fy1cosδ + Fy2 + Fy3 (6) Quá trình mô phỏng được thực hiện trong trường hợp góc đánh lái đủ nhỏ (Hình 2), xe  Mz = a1Fx1sinδ + a1Fy1cosδ + a 2 Fy2  a 3Fy3 (7) chuyển động ổn định ở vận tốc v = 40 (km/h). Giả thiết rằng góc đánh lái  là vô cùng Độ cứng của lốp sẽ được thay đổi ứng với 2 nhỏ, xe chuyển động với vận tốc ổn định, trường hợp cụ thể: hệ phương trình trên có thể được thu gọn lại TH1: Lốp mềm; như sau: TH2: Lốp cứng. Fx1 + Fx2 + Fx3 = m  v&x  ψv & y (8) Fy1 + Fy2 + Fy3 = m  v&y + ψv & x (9) & & a1Fy1 + a 2 Fy2  a 3Fy3 = Iz ψ (10) Hình 2. Góc đánh lái 3.1. Trường hợp lốp mềm Đồ thị Hình 3 cho thấy sự thay đổi của lực ngang tại bánh xe theo thời gian khi đánh lái ở tốc độ ổn định. Giá trị của Fy tại bánh xe dẫn hướng đạt lớn nhất với 620 (N), sau đó giảm dần và giữ ổn định. Sự thay đổi về giá trị lực ngang tại bánh xe ở cầu thứ hai và cầu thứ ba là hoàn toàn phù hợp với hướng chuyển động của xe. Hình 1. Mô hình 1 dãy tuyến tính Với giả thiết góc đánh lái của bánh xe đủ nhỏ, lốp xe được coi như biến dạng trong miền tuyến tính. Khi đó, lực ngang Fy tại mỗi bánh xe có thể được đơn giản hóa dưới dạng: Hình 3. Lực ngang tại bánh ...