Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu về hệ thống lái của ô tô 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Hiện nay trên thế giới cùng với sự phát triển của các ngành khoa học công nghệ khác như vô tuyến điện tử, chế tạo máy với các bộ phận điều khiển tinh vi, các rô bốt công nghiệp thế hệ thông minh, ngành tin học, ngành chế tạo ô tô đang có những bước tiến lớn với sự ứng dụng công nghệ tin học, điều khiển, khoa học mô phỏng, vật liệu mới. Ôtô ngày nay được sử dụng ở tốc độ ngày càng cao, sử dụng trong mọi lĩnh vực vận chuyển con người, hàng hóa trên các tuyến đường khác nhau như: đường quốc lộ, đường lâm nghiệp.Vì vậy vấn đề động học, động lực học càng được các nhà khoa học công nghệ của các trung tâm khoa học tại các nước có ngành công nghiệp ô tô hoàn chỉnh như Mỹ, Tây Âu và Nhật bản đầu tư nghiên cứu.
Trong cấu tạo ô tô, hai hệ thống được coi là quan trọng nhất đảm bảo an toàn chuyển động là hệ thống lái (HTL) và hệ thống phanh (HTP). Trong những năm gần đây đã có hàng trăm các công trình khoa học công nghệ được công bố nhằm hoàn thiện hệ thống lái, các công trình chủ yếu tập trung trong lĩnh vực động học và động lực học của hệ thống lái nhằm tăng tính cơ động và hoàn thiện tính điều khiển của hệ thống lái. Tác giả Samkar Moham, người Mỹ gần đây đã công bố trong công trình loại xe 4 bánh. Nhiều nhà khoa học Đức cũng tập trung nghiên cứu về hệ thống điều khiển cho các loại xe có hệ thống lái.
Những trung tâm khoa học lớn như ở Mỹ, Tây Âu và Nhật bản hiện đang có nhiều nỗ lực nghiên cứu về vấn đề tự động điều khiển hệ thống lái, đó là những công trình nghiên cứu lớn với sự nỗ lực của hàng trăm nhà khoa học hàng đầu thế giới. Hãng VINAXUKI cũng đã trình diễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 loại xe với hệ thống lái tự động, trong tương lai sẽ được ứng dụng để sử dụng trên các đường thông minh. Để tăng tính điều khiển và tiện nghi cho việc hoàn thiện hệ thống lái tự đông, các nhà khoa học cũng đã đi sâu vào việc chế tạo các bộ cường hóa tích cực PPS ( Progressive Power Steering) để đảm bảo cảm giác của người lái với mặt đường, tăng tính điều khiển của hệ thống lái khi xe chạy ở tốc độ cao, đặc biệt là các xe thế hệ mới được sử dụng ở tốc độ cao hơn 100km/h. Những nhà công nghệ cũng luôn tiến tới những kết cấu mới cho hệ thống lái như việc phát triển các cơ cấu điều khiển góc đặt trục lái và vô lăng TS (Tilt Steering), cùng với ghế ngồi người lái có thể điều chỉnh theo 3 chiều nhằm bố trí vị trí người điều khiển một cách thuận tiện nhất.
Xu thế chung của các trung tâm công nghiệp ôtô lớn trên thế giới là nghiên cứu hệ thống lái tích cực nhằm sử dụng các thành tựu về điện, điện tử ứng dụng, các thành tựu về tin học để kiểm soát các tính năng của hệ thống lái và đảm bảo các chế độ hoạt động của chúng ở chế độ tối ưu. Như vậy có thể thấy rằng hệ thống lái với chức năng đảm bảo tính dẫn hướng đang được các nhà khoa học hàng đầu thế giới tập trung nghiên cứu với nhiều nỗ lực lớn. Các nhà nghiên cứu đã tập trung vào các nội dung sau: Nghiên cứu động học hệ thống lái thông qua mối tương quan hình học các khâu độc lập từ đó xác định sự thay đổi động học các khâu, kết luận khả năng sử dụng của hệ thống lái trên xe. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái để tính toán kết luận khả năng sử dụng đối với từng hệ thống lái.
Xây dựng các mô hình động học hệ thống lái trong những giả thuyết cơ học cho sát với điều khiển thực tế từ đó nghiên cứu tính năng điều khiển ôtô. Sau đây là một số công trình tiêu biểu nhất: Công trình của giáo sư B.Pouonob và M.Øuttepman [27] vào năm 1980 sử dụng hai phương pháp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 đồ thị và phương pháp đại số để nghiên cứu xác định động học hệ thống lái. Giáo sư đã sử dụng các thông số hình học chọn lựa của hệ thống lái và hệ treo phía trước cần phải phù hợp trong quan hệ với sự biến đổi của góc nghiêng dọc của trục đứng, của góc nghiêng ngoài của bánh xe, của góc chụm bánh xe, và độ chuyển dịch ngang của điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường khỏi vị trí thiết kế tùy theo vị trí bánh xe trên chiều cao đối với phần treo của ôtô, cũng như trong quan hệ phụ thuộc vào góc quay bánh xe ngoài đối với góc quay bánh xe trong. Ngoài ra còn phải tính đến cả góc nghiêng ngang của trục đứng, nó có ý nghĩa đáng kể đối với độ ổn định chuyển động của ôtô, vì sự thay đổi của nó tương ứng gần chính xác với sự thay đổi góc nghiêng ngoài của bánh xe.
Những sự phụ thuộc này được xác định bằng phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích. Phương pháp đồ thị rõ ràng, trực quan, nhưng rất tốn công sức và do đó độ chính xác của kết quả thu được phụ thuộc vào sự cẩn thận khi thực hiện và các thiết bị vẽ hiện có. Vì vậy phương pháp đồ thị chỉ dùng trong các sơ đồ động học đơn giản và xác định những phụ thuộc riêng lẻ. Phương pháp giải tích được sử dụng đặc biệt hợp lý khi có khả năng dùng máy tính.
Cả trong những trường hợp phức tạp nhất sau khi đã đưa ra được những sự phụ thuộc giải tích cần thiết, phương pháp này cho ta khả năng lập chương trình cho máy tính và sẽ thu được lời giải điển hình cho một vị trí và dễ dàng thực hiện các tính toán như vậy cho các vị trí tiếp theo của bánh xe, cho một hoặc một số giá trị của các thông số hình học. Công trình khoa học của giáo sư Lưxốp [28] vào năm 1972 đã sử dụng phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu xác định động học, động lực học hệ thống lái. Giáo sư đã sử dụng các thiết bị thí nghiệm xác định trên một số hệ thống lái cụ thể để đánh giá các thông số hệ thống lái như bộ chạy nhẹ của cơ cấu lái gồm có lực trên tay lái, lực trên các phần tử dẫn động lái, xác định ma sát và hệ số hiệu dụng, xác định cơ cấu lái về độ mòn và độ bền mỏi, v. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Trong vùng Asean với bốn nước có nghành công nghiệp lắp ráp ô tô ở trình độ cao như Thái Lan, Indonesia.
Philippin và Malayxia có lịch sử lắp ráp ôtô khoảng 50 năm, hàng năm sản xuất khoảng vài trăm ngàn ôtô mỗi nước. Tiếp tục công nghệ tiên tiến là việc ứng dụng trong quá trình nội địa hóa sản phẩm ở các nước này, tuy nhiên cũng ở mức độ nghiên cứu ứng dụng. Tình hình nghiên cứu trong nước: An toàn giao thông luôn là vấn đề xã hội của mỗi quốc gia, đặc biệt ở Việt Nam, đường sá chật hẹp, dân số đông đúc, trình độ dân trí chưa cao, số lượng xe cũ và xe cải tạo còn nhiều nên an toàn giao thông thường là vấn đề được quan tâm nhất. Không chỉ mất an toàn khi xe ô tô tham gia giao thông mà còn mất an toàn cho người và hàng hóa khi vận chuyển trên cả đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp thì chất lượng xe đặc biệt là hệ thống lái có một vị trí quan trọng trong sử dụng.
Theo số liệu thống kê, hiện nay ở nước ta có hơn 11 liên doanh với nước ngoài để lắp ráp ôtô tiêu thụ chủ yếu ở thị trường trong nước. Số lượng xe đã bán ra trên thị trương Việt Nam năm nay 1997 là 5950 xe, năm 1998: 5517, năm 1999: 6984 và đến 10/2000 là 9525 xe các loại (nguồn từ Hội chế tạo ôtô Việt Nam). Bên cạnh đó chính sách nội địa hóa ngày càng được thực hiện chặt chẽ hơn. Theo quy định, các liên doanh sau 5 năm phải thực hiện được tới 30% nội địa hóa chi tiết cộng với cho phép nhập các xe cũ từ nước ngoài thì việc xác định chất lượng là một công việc hết sức cần thiết và cấp bách trong giai đoạn hiện nay.
Việc xác định chất lượng không chỉ là nhiệm vụ đơn thuần của các nhà sản xuất theo hướng thương mại mà cần thiết phải là nhiệm vụ của ngành công nghiệp ôtô của chúng ta. Trong công tác nghiên cứu, những năm gần đây cũng đã có một số cán bộ khoa học công nghệ đi sâu nghiên cứu các hệ thống ôtô đặc biệt là hệ thống lái và hệ thống phanh. Nhóm các cán bộ nghiên cứu của các trường Đại LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 học cũng đã có nhiều nỗ lực ứng dụng các phần mềm chuyển động như Alaska 2. trong quá trình nghiên cứu ôtô.
Ở Việt Nam chúng ta đang ở giai đọan xây dựng nền công nghệp ôtô ở giai đoạn lắp ráp và tiến hành chương trình nội địa hóa các cụm chi tiết và phụ tùng ôtô xe máy. GSTSKH Đỗ Sanh [19] cũng lãnh đạo một nhóm nghiên cứu về động học, động lực học trong đó có một phần nghiên cứu về động học quay vòng xe ở tốc độ cao. TS Nguyễn Khắc Trai [23] trong luận án của mình cũng nghiên cứu sâu về thuyết quay vòng. Thạc sĩ Nguyễn Xuân Châu [4] đã bảo vệ thành công luận án Thạc sĩ với đề tài cơ cấu lái đặc biệt cho người tàn tật.
TS Nguyễn Xuân Thiện cùng nhà NCS Lê Hồng Quân [22] trong khuôn khổ đề tài nhà nước KHCN-05-09 đã thử nghiệm thành công bộ trợ lực lái thủy lực do Việt Nam chế tạo áp dụng cho xe xích T55. Học viện kỹ thuật Quân sự - nhóm nghiên cứu về động học chuyển động xe trên đường quân sự với nhiều nỗ lực trong nghiên cứu hệ thống điều khiển. Trong luận án tiến sỹ của Nguyễn Thanh Quang [17] cũng đã nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên xe Mekong. Tuy vậy cho tới nay cũng chưa có một đề tài nghiên cứu hoàn chỉnh về động học, động lực học và độ bền hệ thống lái của ô tô VINAXUKI.
Tổng quan về tình hình sử dụng ô tô VINAXUKI. Trong điề u kiêṇ giao thông Viê ̣t Nam hiện nay còn nhiề u khó khăn, hệ thống đường sá chật hẹp, mặt đường còn nhiều mấp mô.