1 MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT - ABS : Hệ thống chống hãm cứng bánh xe - ADC :Điều khiển giảm chấn - ESP :Ổn định điện tử - CDC :Giảm chẩn thay đổi theo tải - ABC :Điều khiển hệ gầm tích cực - A ( m2 ) c ρ ( kg / cm3 ) CL ( N / m ) CL1 ( N / m ) CL ( N / m ) R CL1 ( N / m ) L CL1 ( N / m ) R CL ( N / m ) L CL ( N / m ) : Diện tích, thiết diện : Hệ số khí động : Mật độ khơng khí : Độ cứng hướng kính lốp : Độ cứng hướng kính lốp trước : Độ cứng hướng kính lốp sau : Độ cứng hướng kính lốp trước dãy phải : Độ cứng hướng kính lốp trước dãy trái : Độ cứng hướng kính lốp sau dãy phải : Độ cứng hướng kính lốp sau dãy trái - C ( N / m) C1 ( N / m ) C2 ( N / m ) C1R ( N / m ) C1L ( N / m ) C2R ( N / m ) C2L ( N / m ) K ( Ns / m ) K1 ( Ns / m ) K ( Ns / m ) K1R ( Ns / m ) K1L ( Ns / m ) K 2R ( Ns / m ) K 2L ( Ns / m ) a ( m) b ( m) : Độ cứng hệ thống treo : Độ cứng treo trước : Độ cứng treo sau : Độ cứng treo trước dãy phải : Độ cứng treo trước dãy trái : Độ cứng treo sau dãy phải : Độ cứng treo sau dãy trái : Hệ số cản hệ thống treo : Hệ số cản hệ thống treo trước : Hệ số cản hệ thống treo sau : Hệ số cản hệ thống treo trước dãy phải : Hệ số cản hệ thống treo trước dãy trái : Hệ số cản hệ thống treo sau dãy phải : Hệ số cản hệ thống treo sau dãy trái : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau - r : Bán kính tự lốp J X ( kgm2 ) J Y ( kgm ) J Z ( kgm2 ) J yA1 ( kgm ) J yA ( kgm ) R J Ay1 ( kgm ) L J Ay1 ( kgm ) R J Ay ( kgm ) L J Ay ( kgm ) h ( m) h1 ( m ) : Mơmen qn tính trục x xe : Mơmen qn tính trục y xe : Mơmen qn tính trục z xe : Mơmen qn tính trục y cầu trước : Mơmen qn tính trục y cầu sau : Mơmen qn tính trục y lốp trước dãy phải : Mơmen quán tính trục y lốp trước dãy trái : Mơmen qn tính trục y lốp sau dãy phải : Mơmen qn tính trục y lốp sau dãy trái : Chiều cao mấp mô đường : Chiều cao mấp mơ đường phía trước h2 ( m ) FZ ( N ) FZ ( N ) FZ ( N ) : Chiều cao mấp mô đường phía sau : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía trước : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía sau - FZR ( N ) FZL1 ( N ) FZR2 ( N ) FZL2 ( N ) FZt ( N ) FZ 1,t ( N ) FZ 2,t ( N ) FZd ( N ) FZ 1, d ( N ) FZ 2, d ( N ) FC ( N ) FC1 ( N ) FC ( N ) FCR1 ( N ) FCL1 ( N ) FCR2 ( N ) :Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía trước dãy phải : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía trước dãy trái : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía sau dãy phải : Tải trọng từ đường tác dụng lên bánh xe phía sau dãy trái : Tải trọng tĩnh bánh xe : Tải trọng tĩnh bánh xe phía trước : Tải trọng tĩnh bánh xe phía sau : Tải trọng động bánh xe : Tải trọng động bánh xe phía trước : Tải trọng động bánh xe phía sau : Lực đàn hồi hệ thống treo : Lực đàn hồi hệ thống treo trước : Lực đàn hồi hệ thống treo sau : Lực đàn hồi hệ thống treo trước dãy phải : Lực đàn hồi hệ thống treo trước dãy trái : Lực đàn hồi hệ thống treo sau dãy phải - FCL2 ( N ) FK ( N ) FK ( N ) FK ( N ) FKR1 ( N ) FKL1 ( N ) FKR2 ( N ) FKL2 ( N ) FCL ( N ) FCL1 ( N ) FCL ( N ) R FCl1 ( N ) L FCl1 ( N ) R FCl ( N ) L FCl ( N ) M ( kg ) : Lực đàn hồi hệ thống treo sau dãy trái : Lực cản hệ thống treo : Lực cản hệ thống treo trước : Lực cản hệ thống treo sau : Lực cản hệ thống treo trước dãy phải : Lực cản hệ thống treo trước dãy trái : Lực cản hệ thống treo sau dãy phải : Lực cản hệ thống treo sau dãy trái : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe trước : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe trước dãy phải : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe trước dãy trái : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau dãy phải : Lực đàn hồi hướng kính bánh xe sau dãy trái : Khối lượng tồn xe - m ( kg ) m1 ( kg ) m2 ( kg ) mA1 ( kg ) mA2 ( kg ) R mA1 ( kg ) L mA1 ( kg ) R mA2 ( kg ) L mA2 ( kg ) : Khối lượng treo : Khối lượng treo trước : Khối lượng treo sau : Khối lượng không treo trước : Khối lượng không treo sau : Khối lượng không treo trước dãy phải : Khối lượng không treo trước dãy trái : Khối lượng không treo sau dãy phải : Khối lượng không treo sau dãy trái DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ LỜI NĨI ĐẦU Ngày mà ô tô trở thành phương tiện lại ngày phổ biến ,tốc độ ô tơ ngày tăng cao.thì u cầu độ an tồn thuận tiện điều khiển tô ngày yêu cầu phải cao Dưới tác động điều khiển người lái yếu tố ngoại cảnh làm cho khả ổn định tơ ngày giảm Chính tơ ngày áp dụng hệ thống tích cực ABS, TCS, ESP, CDC hệ thống nhằm tăng tính ổn định hướng, tức tăng khả chống trượt xe chịu tác động ô tô Tuy nhiên vấn đề đặt hệ thống khơng phải hệ thống an toàn tuyệt đối tiết kiệm lượng Chính việc nghiên cứu hệ thống ổn định cách phân chia mô men hợp lý việc cần thiết Với mục tiêu vậy, luận văn:”Nghiên cứu chức vi sai vấn đề điều khiển động lực học ô tô” đưa nghiên cứu việc tăng tính ổn định cách phân chia mô men hợp lý Cụ thể điều khiển vi sai ô tơ đại Để đạt mục tiêu luận văn bao gồm phần sau: (i) (ii) (iii) Tổng quan vi sai ô tô; Các dạng vi sai truyền thống; Vi sai điều khiển động lực học ô tô Trong thời gian làm luận văn, tác giả có nhiều cố gắng tích cực chủ động học hỏi, vận dụng kiến thức học tìm hiểu kiến thức Dưới hướng dẫn trực tiếp PGS-TS Võ Văn Hường thầy Bộ môn ô tô xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đề tài hoàn thành mục tiêu nhiệm vụ đề Mặc dù cố gắng kiến thức thời gian có hạn nên luận văn khó tránh khỏi vài sai sót, em mong nhận bảo thêm thầy Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả Đặng Thế Dũng Chương TỔNG QUAN VỀ VI SAI Hình 1.1 sơ đồ hệ truyền lực xe 4WD thông dụng gồm động đốt (1), hộp số (3), vi sai (6), truyền lực-vi sai trước (2) sau (5) Khi chuyển động đường khơng phẳng xe quay vịng, bánh xe chuyến động với vận tốc góc khác nhau, gây cưỡng động học bánh phải trái, vận tốc góc trung bình cầu trước sau Vì vậy, cần có cấu cho phép bánh xe quay với vận tốc khác nhau; vi sai (differential) Tuy nhiên, vi sai hồn tồn (ma sát bé) số trường hợp, bên bánh xe có hệ số bám thấp vi sai khơng có khả truyền lực Do ta khái quát cụm truyền lực v i sai tơ có chức sau: (1) (2) (3) Chức truyền mô men đổi hướng mô men; Chức vi sai: cho phép hai bánh xe/ hai cầu quay với số vòng quay khác nhau; Chức khóa vi sai: để bảo đảm truyền lực hệ số bám bánh xe khác (4) cần có khóa ví sai vi sai ma sát cao vi sai có điều khiển; Chức điều khiển: tăng tốc phanh, mô men cấp thường vượt qua tới hạn, xe quay vịng thừa thiếu; xe ổn định tính điều khiển Các tơ thơng minh cần tối ưu q trình phân bố mô men bánh xe với tỷ lệ từ đến 100% bánh xe cầu Vì cần có vi sai điện tử Trong luận văn này, chương trình bày vi sai thường, chương trình bày vi sai điện tử Trong chương ta xét tổng quát số bố trí chung hệ truyền lực sở cho nghiên cứu vi sai Hình 1.1a Sơ đồ hệ truyền lực xe 4WD Hình 1.1b Sơ đồ hệ truyền lực xe 4WD vi sai hành tinh 1.1 Tiêu chuẩn đánh giá hệ truyền lực hệ truyền lực xe Hệ động lực gồm động Hệ truyền lực, có phương án bố trí cho xe con: (1) động đặt trước cầu chủ động đặt trước; (2) động đặt trước cầu chủ động đặt sau; (3) động đặt trước 4WD; (4) động đặt sau, 4WD; (5) động đặt sau cầu sau chủ động; (6) động đặt sau cầu chủ động đặt trước Phương án phương án tiêu chuẩn Người ta đánh giá bố trí chung hệ truyền lực theo tiêu chí: (1) Khơng gian sử dụng an tồn thụ động: Kích thước ngồi, khơng gian sử dụng, khơng gian vào gara Không gian cần đủ cho người khoang hàng hóa Khơng gian cho hệ thống treo, lái động cơ, hệ thống lái, hệ thống phanh cần tính tốn tỉ 10 mỉ Khung vỏ cần có độ cứng vững Tiêu chí liên quan đến đỗ xe, lực quay vơ lăng cung quay vịng (2) Trọng lượng tải hữu ích: Trọng lượng riêng, trọng lượng hữu ích lực kéo mooc Bố trí hệ truyền lực có liên quan đế phân bố khối lượng (hệ thống treo, lái) Phân bố khối lưởng ảnh hưởng nhiều đến hệ thống treo, lái, phanh; tất nhiên có ảnh hưởng q trính phanh tăng tốc (3) Khả kéo: Khả gia tốc, khả lên dốc Bố trí hệ truyền lực có ảnh hưởng đến phân bố trọng lượng bám ảnh hưởng đến q trình phanh tăng tốc (4) Tính tiện ích: Hệ thống treo, tiếng ồn, dao động, điều khiển Phân bố tải trọng ảnh hưởng đến hệ thống treo, tần số cộng hưởng, dao động lắc dọc lắc ngang (5) Động lực học: Ổn định hướng khí chuyển động thẳng tác dụng gió; trạng thái quay vịng; tính lái; ổn định phanh Phân bố tải trọng bánh xe có ảnh hưởng đến ổn định hướng chuyển động thẳng, ổn định vào cua, tự vào cua, ổn định tăng tốc ổn định phanh 1.2 Các dạng sơ đồ hộp số Bố trí hệ truyền động cho tơ xếp vị trí động cơ, hộp số xe Động có cách bố trí sau: (i) Động đặt trước đặt sau (ii) Động đặt dọc hay đặt ngang (iii) Động đặt trước hay sau hộp số (iv) Cầu trước hay cầu sau hủ động (v) Bốn bánh chủ động (vi) Hộp số đặt dọc hay đặt ngang Hình 1.2 dạng bố trí động hộp số đặt trước (a,b,c,d,e,f) Trường hợp (a) có động đặt trước dọc , hộp số đặt dọc sau cầu; trường hợp (b) hộp số động đơit vị trí cho nhau; trường hợp (c) động đặt dọc trước, hộp số đặt dọc liền cầu 82 xác định chế độ cấp mô men cho bánh xe theo điều kiện ổn định Cơ cấu chấp hành hệ thống bơm thủy lực ly hợp ma sát nhiều đĩa vi sai Hình 3.31b Vi sai Hãng Volvo Hình 31 b vi sai điều khiển điện tử Volvo Nguyên lý loại vi sai dùng ly hợp ma sát nhiều đĩa, mô men thay đổi nhờ lực ép đĩa ép thông qua điều khiểu áp suất dầu.Chức điều khiển ECU vi sai điện tử Các hình 3.32, 3.34, 3.35 trình bày số nguyên lý cho vi sai thực tế 83 Hình 3.32 Ly hợp đĩa nam châm điện Hình 3.33Sơ đồ điều khiển vi sai 84 Hình 3.34Sơ đồ điều khiển vi sai Hình 3.35 Sơ đồ cụm vi sai-truyền lực cạnh Hình 3.35 nguyên lý điều khiển mô men thông qua hai hành trinh truyền lực cạnh Bộ hành tinh phanh “Bremse” để thay đổi mơ men 85 Hình 3.36 sơ đồ hệ thống điều khiển mô men theo yêu cầu phù hợp nhu cầu động lực học mà ESP xác định Cầu trước sau phân theo tỷ lệ 40%/60% Cầu sau phân chia theo tỷ lệ 10%/50%; cầu trước cô định 20%/20% Trên thực tế mô men cầu 35%; 28%; 20% 17% Hình 3.36 Sơ đồ phân mơ men 86 Hình 3.37 Hệ truyền lực 4WD khí Các phương án bố trí vi sai giữa: (i) Hình 3.37 sơ đồ bố trí hệ truyền lực 4WD khí: Hình bên trái bố trí vi (ii) (iii) sai tự (không gài cưỡng bức) bên phải vi sai gài tay Hình 3.38 bố trí ly hợp ma sát gài tay Hình 3.39 ly hợp nhiều đĩa dầu Visco (trái); bên phải khóa vi sai trục (iv) (v) (vi) vít-bánh vít Hình 3.40 ly hợp điều khiển ma sát ướt Hình 3.41 vi sai điều khiển điện tử Hình 3.42 điều khiển mô men thông qua ly hợp điều khiển điện tử Nhu cầu mô men xác định thông qua ESP Hình 3.38 Hệ 4WD khí đóng ly hợp khí 87 Hình 3.39 Hệ 4WD thụ động tự khóa vi sai Hình 3.40 Hệ 4WD ly hợp ma sát ướt 88 Hình 3.41 Hệ truyền lực 4WD vi sai điều khiển điện tự (activ) Hình 3.42 Hệ truyền lực 4WD ly hợp điều khiển điện tử (activ) KẾT LUẬN Nghiên cứu tổng quan động lực học tơ nhằm mục đích tăng tính ổn định, giảm thiểu yếu tố nguy hiểm cho ô tô di chuyển Trong nhiều nghiên cứu trước đây, tác giả thường tập trung vào việc xây dựng mơ hình động lực học khảo sát trường hợp Nhưng việc nghiên cứu tổng quan kết cấu vi sai chưa đề cập nhiều Tác giả nghiên cứu dạng vi sai ô tô hệ ô tô khác với phần bản: - Tổng quan vi sai ô tô; Các dạng vi sai truyền thống; Vi sai điều khiển động lực học ô tô Với kiến thức động lực học ô tô thầy mơn Ơ tơ xe chun dùng – Viện Cơ khí động lực giảng dạy, tác giả đưa đánh giá khả điều khiển, biện pháp tăng tính ổn định tơ đại Bằng việc phân tích đầy đủ nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm hệ thống vi sai tích cực cho thấy việc sử dụng kết cấu đảm bảo tính an tồn tiết kiệm lượng Trong tất trình điều khiển ô tô, việc phân chia từ động đến cầu đóng vai trị quan trọng cho việc ổn định ô tô di chuyển Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ kỹ thuật, tác giả đưa nghiên cứu mang tính tổng quan Để đánh giá đầy đủ biện pháp nâng cao khả ổn định ô tô sử dụng vi sai có điều khiển tích cực phần mềm mô đại 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] Hienz Heisler (2002): Advanced Vehicle Technology , Butterworth Heinemann ... mô men hợp lý Cụ thể điều khiển vi sai ô tô đại Để đạt mục tiêu luận văn bao gồm phần sau: (i) (ii) (iii) Tổng quan vi sai ô tô; Các dạng vi sai truyền thống; Vi sai điều khiển động lực học ô. .. Chính vi? ??c nghiên cứu hệ thống ổn định cách phân chia mô men hợp lý vi? ??c cần thiết Với mục tiêu vậy, luận văn:? ?Nghiên cứu chức vi sai vấn đề điều khiển động lực học ô tơ” đưa nghiên cứu vi? ??c tăng... cấp dầu cho (8), lực phanh giữ nguyên, gọi chế độ giữ 47 Chương VI SAI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ 3.1 Động lực tơ 3.1.1 Phương trình chuyển động tổng quát Chuyển động ô tô mô tả hệ tọa độ cố