CHƯƠNG I TỎNG QUAN 1. Dat van dé Ngành công nghệ ô tô ngày một phát triển, hạ tầng giao thông ngày càng hoàn thiện nên nhu cầu đối với dịch vụ giao thông vận tải hành khách ngày một nâng cao cả về số lượng và chất lượng của dịch vụ. Để đáp ứng được nhu cầu vận chuyên hành khách đi liên tỉnh ở cự li ngắn (đưới 500 km) và trung bình (từ 500 đến 1000 km), từ năm 2010 đến 2015 số lượng xe khách giường nằm ngày càng phát triển và được nhiều người dân sử dụng do sự thoải mái và tiện nghi khi di chuyển trong thời gian dài. Theo thống kê của Cục Đăng kiểm Việt Nam, toàn quốc hiện có khoảng 4.553 xe chở khách giường nằm hai tầng, trong đó có 859 xe được hoán cải từ xe chở khách ghế ngồi thông thường, 80 xe nhập khâu nguyên chiếc từ Trung Quốc, còn lại 3.606 xe sản xuất, lắp ráp mới.
Đi kèm với số lượng xe ngày cảng tăng thì số vụ tại nạn có liên quan đến xe khách giường nằm cũng tăng theo. Trong vòng 2 năm 2013 và 2014 số vụ tai nạn liên quan đến xe khách giường nằm là 22 vụ, đây là con số đáng báo động. Mặc dù chưa có vụ nào được xác định là do nguyên nhân kỹ thuật và có tới 19/22 vụ là xe giường nằm nguyên bản được sản xuất, lắp ráp mới. Tuy nhiên sau vụ tai nạn thảm khốc liên quan đến xe khách giường nằm tại Lào Cai ngày 1/9/2014, dù chưa có kết quả của cơ quan điều tra nguyên nhân tai nạn nhưng ngay sau đó Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải, ông Định La Thăng đã họp và đề xuất cắm xe khách giường nằm đi vào khu vực đẻo, đôi, núi và thực tế từ tháng 4/2014 để đảm bảo an toàn kỹ thuật Cục Đăng kiểm Việt Nam đã cắm chuyên đổi xe khách ghế ngồi thông thường thành xe giường nằm.
Trong tương lai đối với xe sản xuất, láp ráp trong nước cần được thử nghiệm sau khi chuyên đổi, thay đổi kết cấu. Tuy nhiên việc tính toán kỹ thuật, kiểm nghiệm tĩnh, chuyên động về tính an toàn, ôn định còn rất nhiều hạn chế tại Việt Nam. Việc đánh giá động học và động lực học trong quá trình chuyển động của xe khách giường nằm cần được tính toán mô phỏng và thực nghiệm tốt hơn. Thực tế tại Việt Nam và thế giới hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu về vấn đề tương tự.2 Téng quan tinh hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1 Nghiên cứu trong nước - Đề tài luận văn thạc sĩ “Phân tích ốn 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 tải trên được xây dựng trên mô hình động lực học chuyển động phẳng của xe khi quay vòng dạng 2 bánh. Xe chuyên 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 dé 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 đọc 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. - Dé tai luan vin thac si “Phan tich 6n dinh chuyén động ngang của xe khách giường nằm HB120 bang 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, đề tài này chỉ mô phỏng động học và động lực học trên một 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 ốn 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 mắp mô từ đó xác định vận tốc nguy hiểm của xe. Tuy nhiên, dé tai này chưa đánh giá được ảnh hưởng của ngoại lực tác dụng lên xe khi quay vòng như xe thực tế được.2 Tình hình nghiên cứu quốc tế - Sach 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 tac gia trình bày cơ sở động lực học mô hình động lực học phẳng một dãy. - Bai bao khoa hoc: “Study of the Vehicle Controllability and Stability Based on Multi — body System Dynamics” (The Open Mechanical Engineering Journal, 2014, 8, 865 — 871) cua tac gia 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 ồn định chống lật sau.3 Ly do chon dé 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 dé tài “Phân tích động lực học quay vòng của xe khách giường nằm HB120 bằng mô hình động lực học phẳng bốn bánh” nhằm mô phỏng và phân tích đánh giá tính năng chuyên động quay vòng, nâng cao tính năng an toàn chuyên động và tăng tính cơ động cả ở tốc độ thấp và tính ổn định khi chuyên động ở tốc độ cao.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.1 Mục tiêu tổng thế: Nghiên cứu phát triển mô hình tính toán động học, động lực học theo phương ngang của ô tô từ hai bánh lên bốn bánh. Phân tích, mô phỏng kết quả mô hình tính toán động học, động lực học quay vòng theo phương ngang. Đạt hiệu quả tính toán trong quá trình phân tích dữ liệu mô phỏng góp phần đánh giá tốt hơn tính năng an toàn, ổn định của xe HBI20 trong quá trình thiết kế sản xuất.
Mục tiêu cụ thé: Thực hiện tính toán mô phỏng động học, động lực học theo phương ngang cho xe khách giường nằm HB120 bằng mô hình động lực học phẳng dạng phức tạp (bốn bánh). Quá trình tính toán mô phỏng sẽ được thực hiện trong trường hợp đầy tải và động học động lực học quay vòng của xe. Đánh giá được tính năng an toàn, ổn định chuyên động theo phương ngang cua xe HB120. Xác định phương hướng của tiến trình thiết kế góp phần tăng cường tính năng an toàn, ổn định động học và động lực học của xe HB120, đặc biệt trong trường hợp xe chuyển động quay vòng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Xe khách giường nằm HB120 do céng 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 chuyên động ngang của xe theo mô hình động lực học phẳng bốn bánh, các thông số này sẽ được nghiên cứu, xác định bằng phương pháp thu thập dữ liệu và mô phỏng 1.2 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 theo phương ngang của ôtô theo mô hình động lực học phẳng bốn bánh. 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 chuyên động ngang sẽ được phân tích và đánh giá, đồng thời so sánh với kết quả tính toán khi sử dụng các mô hình mô phỏng dạng hai bánh đã sử dụng trước đó.
Các giả thuyết - Xe chuyển động đều và quay vòng đều trên đường nằm ngang. - Bỏ qua tac dung của khí động lực học. - Mặt đường cứng tuyệt đối. - Bánh xe lăn không trượt trên đường.
- Khả năng bám ngang của các bánh xe là như nhau.5 Nội dung nghiên cứu - _ Tổng quan của đề tài nghiên cứu - Cơ sở lý thuyết mô hình động lực học phẳng bốn bánh theo phương ngang - — Thông số tính toán động học và động lực học của xe khách giường nằm HB120 - Tinh toán và phân tích kết quả mô phỏng - Kết luận và phát triển đề tài 1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài này là sự nối tiếp và phát triển bổ sung trên cơ sở của đề tài trước trong việc phân tích ôn định chuyển động của xe khách giường nằm HB 120. Đề tài trước nghiên cứu trên mô hình một dãy phi tuyến chưa gần với thực tế do đó đề tài này tập trung vào việc nghiên cứu các mô hình phẳng bốn bánh phi tuyến từ đó tính toán tính năng động học và động lực học chuyển động theo phương ngang của xe khách giường nằm HB 120. Phân tích vai trò và ý nghĩa của các thông số cơ sở ảnh hưởng đến tính năng động học và động lực học chuyên động ngang của xe. Làm cơ sở tham khảo cho việc tính toán mô phỏng động học và động lực học chuyên động của các chủng loại xe khác.2 Ý nghĩa thực tiễn Từ kết quả tính toán mô phỏng ta có thể đánh giá được tính năng động học và động lực học của xe khách giường nằm HB 120.