Đặt vấn đề Kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2018, theo hiệp định Thương mại hàng hóa ASEAN (ATIGA) thì thuế nhập khẩu ô tô từ các nước ASEAN vào Việt Nam sẽ giảm về 0%, với điều kiện áp dụng là tỷ lệ nội địa hóa của xe phải đặt từ 40%. Đây là một thử thách rất lớn đối với ngành công nghiệp ô tô Việt Nam khi phải đối mặt với các xe nhập khẩu từ các nước ASEAN nhưng cũng là một cơ hội để những doanh nghiệp sản xuất ô tô trong nước đạt tỷ lệ nội địa 40% có thể mở rộng thị trường xuất khẩu. Về phía chính phủ Việt Nam với việc ra nghị định 116/2017, nghị định quy định điều kiện sản xuất, lắp ráp, nhập khẩu và kinh doanh dịch vụ bảo hành, bảo dưỡng ô tô, cho thấy chính phủ vẫn quyết tâm phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Với những quyết tâm của chính phủ, các doanh nghiệp sản xuất ô tô trong nước từ trước đến nay vẫn luôn cố gắng tăng tỷ lệ nội địa hoá nhưng hiện vẫn chỉ đạt từ 15-37% tuỳ dòng xe và tuỳ từng doanh nghiệp.
Phần nội địa hoá của các doanh nghiệp hiện nay tập trung vào phần chế tạo khung vỏ xe và cụm nội thất, trong đó phần chế tạo khung vỏ xe có thể được tính tỷ lệ nội địa hoá lên đến 32. Khung vỏ xe là thành phần chiếm tỷ lệ khối lượng rất lớn của khối lượng bản thân xe (đặc biệt là dòng xe khách) cũng như là thành phần quyết định tới việc bố trí các khối lượng khác trên xe nên việc thiết kế chế tạo khu vỏ xe ảnh hưởng trực tiếp vào tính năng động học và động lực học của xe. Hiện nay việc tính toán tính năng động học và động lực học của xe hoàn toàn bằng thực nghiệm rất tốn kém, do đó việc tính toán mô phỏng bằng phần mềm chuyên dùng sẽ mang lại nhiều lợi thế cho các doanh nghiệp về mặt chi phí và thời gian trước khi đi vào thực nghiệm và sản xuất. Trong các tính năng động học và động lực học thì tính năng ổn định chuyển động ngang của xe đặc biệt là xe buýt giường nằm đang được quan tâm và chú ý nhiều nhất do nhiều vụ tại nạn liên quan đến vấn đề này.
2 Vì lý do đó tác giả chọn đề tài: “PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG LỰC HỌC THEO PHƯƠNG NGANG XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM BẰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC PHẲNG HAI DÃY VỚI MÔ HÌNH LỐP XE PHI TUYẾN” để từng bước xây dựng mô hình xe ngày càng gần với thực tế. Kết quả tính toán dùng để phân tích tính năng an toàn trong chuyển động ngang, đồng thời đề xuất phương án cải thiện tính năng động học và động lực học của xe khách giường nằm HB120, cũng như làm cơ sở để tính toán cho những dòng xe khác. Tổng quan nghiên cứu trong và ngoài nước. Nghiên cứu trong nước - Đề tài luận văn thạc sĩ “Phân tích ổn định chuyển động quay vòng xe khách giường nằm bằng mô hình động lực học phẳng” do Nguyễn Duy Bảo thực hiện, 2013 [2].
Đề tài trên được xây dựng trên mô hình động lực học chuyển động phẳng của xe khi quay vòng dạng 2 bánh. Xe chuyển động với vận tốc dọc theo chiều trục xe không đổi trong suốt quá trình quay vòng hoặc vượt xe khác. Sử dụng hàm bước để mô tả góc đánh lái của xe. Sử dụng mô hình lốp bánh xe tuyến tính để xác định lực ngang ảnh hưởng tới xe.
Đề tài đã đánh giá được đặc tính quay vòng trong tất cả các trường hợp tải trọng của xe, xác định được vận tốc tới hạn cho phép đảm bảo điều kiện trượt ngang khi xe quay vòng, xác định các thông số động học và động lực học của xe tại vị trí từng bánh xe trước, sau riêng biệt theo thời gian. Tuy nhiên đề tài chưa đánh giá được ảnh hưởng của các ngoại lực tác dụng lên xe cũng như lực kéo của bánh xe chủ động có thể làm cho xe chuyển động theo chiều dọc với vận tốc thay đổi, việc đánh lái với góc lái thay đổi đột ngột theo hàm bước không phù hợp với thực tế, mô hình bánh xe phi tuyến chỉ phù hợp khi xe đánh lái với góc lái nhỏ. - Đề tài luận văn thạc sĩ “Phân tích ổn định chuyển động ngang của xe khách giường nằm HB120 bằng mô hình động lực học một dãy phi tuyến” do Nguyễn Trường Lĩnh [3] thực hiện. Đề tài này đã so sánh được tính năng động học và động lực học khi xe chuyển động ngang dựa trên mô hình lốp phi tuyến với trường hợp dựa trên mô hình lốp xe tuyến tính.
Tuy nhiên, khi đánh lái thì góc lái của bánh lái hai bên khác nhau mà đề tài này chỉ mô phỏng động học và động lực học trên một 3 dãy bánh xe nên chưa đánh giá được ảnh hưởng của ngoại lực tác dụng lên xe khi quay vòng như xe thực tế được. - Đề tài luận văn thạc sĩ “Khảo sát ảnh hưởng của hệ thống treo đến đặc tính ổn định ngang của xe MobiHome HB120 khi chuyển động quay vòng trên mặt đường mấp mô” do Nguyễn Xuân Ngọc thực hiện, 2016 [4]. Tác giả chỉ khảo sát đánh giá ảnh hưởng độ cứng của giảm chấn khi xe chuyển động qua mặt đường mấp mô từ đó xác định vận tốc nguy hiểm của xe. Tuy nhiên, đề tài này chưa đánh giá được ảnh hưởng của ngoại lực tác dụng lên xe khi quay vòng như xe thực tế được.
- Đề tài luận văn thạc sĩ “Phân tích động lực học quay vòng của xe khách giường nằm HB120 bằng mô hình động lực học phẳng bốn bánh” do Lê Quang Thống thực hiện, 2017 [5]. Tác giả tập trung vào việc nghiên cứu mô hình động lực học phẳng bốn bánh từ đó phân tích vai trò và ý nghĩa của các thông số cơ sở ảnh hưởng đến tính năng động học và động lực học chuyển động ngang của xe. Tuy nhiên, đề tài này chưa đánh giá được ảnh hưởng của lốp xe thực tế ảnh hưởng lên xe khi quay vòng. Nghiên cứu ngoài nước - Sách Vehicle Dynamics: Theory and Application do Reza N.
Jazar viết được nhà xuất bản Springer xuất bản năm 2008 [1]. Trong chương 9, 10, 11 tác giả trình bày cơ sở động lực học mô hình động lực học phẳng một dãy. - Bài báo khoa học: “Study of the Vehicle Controllability and Stability Based on Multi – body System Dynamics” (The Open Mechanical Engineering Journal, 2014, 8, 865 – 871) của tác giả Lin Hu, Shengyong Fang, Jia Yang, [8]. Trong bài báo này tác giả đã sử dụng phần mềm ADAMS/CAR để tiến hành khảo sát mô phỏng đặc tính kiểm soát và ổn định của xe như khả năng quay vòng, khả năng trượt trên đường dốc có chướng ngại vật, khả năng hồi vị của hệ thống lái; kết quả rút ra được là để cải thiện đặc tính tối ưu đó là có 3 yếu tố: khối lượng ô tô, tải trọng đặt lên cầu trước và độ cứng xoắn của thanh ổn định chống lật sau.
Lý do chọn đề tài - Tính ổn định là thuộc tính quan trọng được thiết lập bằng mô hình động lực học trong mặt phẳng đường có ý nghĩa quan trọng khi khảo sát thuộc tính chuyển động của ô tô và để phát triển các đề tài trên tác giả chọn đề tài “PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỘNG LỰC HỌC THEO PHƯƠNG NGANG XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM BẰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC PHẲNG HAI DÃY VỚI MÔ HÌNH LỐP XE PHI TUYẾN” nhằm mô phỏng và phân tích đánh giá tính năng chuyển động quay vòng, nâng cao tính năng an toàn chuyển động và tăng tính cơ động cả ở tốc độ thấp và tính ổn định khi chuyển động ở tốc độ cao. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Trong phạm vi giới hạn về thời gian, nguồn lực và yêu cầu của luận văn thạc sĩ đề tài này nghiên cứu như sau: 1. Đối tượng nghiên cứu Chọn xe khách giường nằm HB120 do công ty sản xuất và lắp ráp ô tô Trường Hải chế tạo là đối tượng cụ thể để tiến hành nghiên cứu.
Xác định các thông số ảnh hưởng đến tính năng động học và động lực học chuyển động ngang của xe theo mô hình động lực học hai dãy với mô hình lốp xe phi tuyến, các thông số này sẽ được nghiên cứu, xác định bằng phương pháp thu thập dữ liệu và mô phỏng. Phạm vi nghiên cứu Đề tài này thực hiện nghiên cứu cơ sở tính toán mô phỏng động học và động lực học chuyển động ngang của ô tô mô hình động lực học hai dãy phi tuyến. Từ đó sử dụng các thông số cụ thể được xác định từ đối tượng nghiên cứu như nêu trên, tiến hành mô phỏng để có được kết quả tính toán mô phỏng. Kết quả tính toán mô phỏng của các mô hình toán học mô tả động học và động lực học chuyển động ngang sẽ được phân tích và đánh giá.
Các giả thuyết - Xe chuyển động đều và quay vòng đều trên đường nằm ngang. - Mặt đường cứng tuyệt đối. - Khả năng bám ngang của các bánh xe là như nhau. Mục tiêu nghiên cứu 1.
Mục tiêu chung: Xây dựng và phát triển mô hình động lực học của xe trong mặt phẳng đường dạng 4 bánh trong đó sử dụng mô hình động lực học lốp xe phi tuyến. Mục tiêu cụ thể - Phân tích tính năng động lực học chuyển động của xe buýt giường nằm HB120 khi vào cua bằng mô hình động lực học phẳng dạng 2 dãy 4 bánh xe trong đó sử dụng mô hình động lực học lốp xe dạng phi tuyến. - So sánh đánh giá sự khác biệt so với kết quả đã tính được từ mô hình sử dụng lốp xe tuyến tính. Nội dung nghiên cứu - Mô hình động lực học lốp xe tuyến tính và phi tuyến.
- Mô hình toán học mô tả tính năng động học và động lực học chuyển động ngang của xe theo mô hình động lực học hai dãy phi tuyến. - Các thông số tính toán động học và động lực học xe khách giường nằm HB 120. - Giải được bài toán tính toán mô phỏng động học và động lực học chuyển động theo phương ngang của xe từ mô hình toán học. - Phân tích kết quả tính toán mô phỏng từ đó đánh giá được các tính năng về động học và động lực học, an toàn của xe trong quá trình chuyển động theo phương ngang.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học: - Xây dựng mô hình toán học mô hình hoá, khảo sát tính năng động lực học chuyển động của xe khách giường nằm HB120 nói riêng và các dạng ô tô khác nói chung.