Phân Tích Động Lực Học Xe Mini Racing Bằng Mô Hình Động Lực Học Phẳng

LỜI CÁM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Đặt vấn đề

1.2. Tổng quan nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1. Nghiên cứu trong nước

1.2.2. Nghiên cứu ngoài nước

1.3. Lý do chọn đề tài

1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1. Đối tượng nghiên cứu

1.4.2. Phạm vi nghiên cứu

1.5. Mục tiêu nghiên cứu

1.5.1. Mục tiêu chung

1.5.2. Mục tiêu cụ thể

1.6. Nội dung nghiên cứu

1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.7.1. Ý nghĩa khoa học

1.7.2. Ý nghĩa thực tiễn

1.8. Phương pháp nghiên cứu

1.9. Tiến độ thực hiện luận văn dự kiến

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE TRONG MẶT PHẲNG ĐƯỜNG

2.1. Mô hình động lực học lốp xe

2.1.1. Mô hình động học lốp xe

2.1.2. Mô hình động lực học lốp xe đồng dạng

2.2. Mô hình động lực học của xe

2.2.1. Các thông số động học và động lực học của xe

2.2.1.1. Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe

2.2.1.2. Động học hệ thống lái

2.2.1.3. Góc lệch bên các bánh xe

2.2.1.4. Phản lực tiếp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe

2.2.2. Phương trình động lực học mô tả chuyển động của xe trong mặt phẳng đường

2.2.3. Lý thuyết khảo sát động lực học chuyển động của xe

2.2.3.1. Góc lái là hàm bước

2.2.3.2. Xác định mô men quán tính khối lượng

2.2.3.3. Các điều kiện tính toán

2.2.4. Lý thuyết về tính ổn định ngang của xe

2.2.4.1. Xác định các điều kiện tới hạn theo ổn định ngang

2.2.4.1.1. Điều kiện trượt

2.2.4.1.2. Điều kiện lật

3. THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

3.1. Thông số kích thước

3.2. Thông số khối lượng

3.2.1. Khối lượng bản thân

3.2.2. Thông số phân bố khối lượng

3.3. Thông số toạ độ trọng tâm

3.4. Thông số mô hình lốp xe

3.5. Sự biến thiên góc quay của Servo theo thời gian

3.5.1. Thông số của động cơ Servo

3.5.2. Vi xử lý điều khiển

3.5.3. Phần mềm xử lý điều khiển

3.5.4. Thiết bị điều khiển

3.5.4.1. Bộ định tuyến

3.5.4.2. Thiết bị thông minh

3.5.4.3. Phần mềm ứng dụng

3.6. Khảo sát góc quay của Servo

3.6.1. Khảo sát góc quay của Servo với bước nhảy 10o

3.6.2. Khảo sát góc quay của Servo với bước nhảy 5o

3.6.3. Khảo sát góc quay của Servo với bước nhảy 2o

3.7. Sự biến thiên góc lái của xe theo thời gian

4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

4.1. Sơ đồ tiến trình thực hiện tính toán mô phỏng

4.2. Xác định các thông số động học và động lực học

4.2.1. Bán kính quay vòng

4.2.2. Bán kính quay vòng tại trọng tâm G

4.2.3. Khảo sát động học và động lực học theo phương ngang

4.2.3.1. Khảo sát góc lái là hàm bước theo thời gian

4.2.3.2. Khảo sát góc lái của bánh xe theo thời gian

4.2.3.3. Khảo sát sự biến thiên của lực ngang Fy(N) theo thời gian

4.2.3.4. Khảo sát gia tốc chuyển động ngang theo thời gian

4.2.4. Khảo sát tính ổn định chuyển động theo phương ngang

4.2.4.1. Khảo sát giá trị cực đại Fy theo điều kiện bám và điều kiện lật ngang của xe

4.2.4.2. Khảo sát vận tốc giới hạn cực đại vxc so với góc lái δ

4.2.5. Khảo sát các thông số an toàn trên đường đua Mini Racing Car

4.2.5.1. Sơ đồ tổng quan về đường đua Mini Racing Car

4.2.5.2. Thông số các khúc cua khi xe quay vòng trên đường đua

4.2.5.3. Khảo sát vận tốc giới hạn cực đại so với góc lái tại các khúc cua

4.2.5.4. Khảo sát vận tốc giới hạn cực đại so với bán kính quay vòng tại các khúc cua

4.2.5.5. Khảo sát góc lái so với bán kính quay vòng tại các khúc cua

4.2.5.6. Khảo sát quãng đường quay vòng so với thời gian tại các khúc cua

4.2.5.7. Khảo sát tốc độ giới hạn cực đại so với thời gian tại các khúc cua

4.2.5.8. Khảo sát vận tốc giới hạn cực đại so với quãng đường quay vòng tại các khúc cua

4.2.5.9. Thông số vận hành trên đường đua

4.2.6. Xác định thông số an toàn trong quá trình điều khiển

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

5.1. Kết luận

5.2. Hướng phát triển đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

I. Tổng quan nghiên cứu

Nghiên cứu về động lực học xe Mini Racing Car là một lĩnh vực quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và an toàn của xe. Đề tài này tập trung vào việc phân tích động lực học thông qua mô hình động lực học phẳng, nhằm xác định các thông số điều khiển góc đánh lái. Việc phân tích này không chỉ giúp đánh giá tính năng an toàn mà còn tối ưu hóa quá trình thiết kế và chế tạo xe. Trong bối cảnh cuộc thi Mini Racing Car, việc áp dụng mô hình động lực học phẳng sẽ giúp tiết kiệm chi phí thử nghiệm và nâng cao hiệu quả trong quá trình thi đấu. Đặc biệt, các thông số như hiệu suất xe, tối ưu hóa động lực học, và công nghệ xe đua mini là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

1.1 Lý do chọn đề tài

Cuộc thi Mini Racing Car đã thu hút sự quan tâm của nhiều sinh viên từ các trường đại học, tạo ra một sân chơi học thuật bổ ích. Tuy nhiên, việc tính toán động học và động lực học hiện tại chủ yếu dựa vào thực nghiệm, dẫn đến chi phí cao và thời gian dài. Do đó, việc nghiên cứu mô hình động lực học phẳng không chỉ giúp giảm thiểu chi phí mà còn tăng cường khả năng kiểm soát và an toàn khi tham gia thi đấu. Nghiên cứu này sẽ cung cấp một cơ sở lý thuyết vững chắc cho các đội đua trong việc cải tiến xe, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh trong cuộc thi.

II. Cơ sở lý thuyết mô hình động lực học

Mô hình động lực học của xe trong mặt phẳng được xây dựng dựa trên các yếu tố như lực tác dụng lên bánh xe, góc đánh lái, và phản lực từ mặt đường. Các thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định và hiệu suất của xe. Việc thiết lập mô hình toán học mô tả các yếu tố này sẽ giúp xác định được các thông số đầu vào của xe Mini Racing Car, từ đó phân tích các tính năng động học và động lực học. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc mô phỏng động lực học có thể giúp cải thiện đáng kể hiệu suất và an toàn của xe trong quá trình thi đấu. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh cuộc thi Mini Racing Car, nơi mà sự ổn định và khả năng kiểm soát là yếu tố quyết định thành công.

2.1 Mô hình động lực học lốp xe

Mô hình động lực học lốp xe là một phần không thể thiếu trong việc phân tích động lực học của xe. Lốp xe không chỉ chịu lực từ mặt đường mà còn ảnh hưởng đến khả năng bám đường và điều khiển của xe. Việc áp dụng mô hình lốp xe tuyến tính và phi tuyến sẽ giúp xác định các lực ngang và lực dọc tác động lên xe khi chuyển động. Những yếu tố này cần được phân tích kỹ lưỡng để đảm bảo rằng xe có thể hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách mà các thông số lốp xe ảnh hưởng đến động lực học tổng thể của xe Mini Racing Car.

III. Phân tích động lực học xe Mini Racing

Phân tích động lực học của xe Mini Racing Car bao gồm việc xác định các thông số như bán kính quay vòng, gia tốc chuyển động ngang, và lực tác dụng lên xe trong quá trình chuyển động. Những yếu tố này có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xe và khả năng điều khiển. Việc mô phỏng và phân tích các thông số này sẽ giúp các đội đua có được những thông tin quý giá để cải thiện thiết kế và tối ưu hóa xe của họ. Từ đó, các thí sinh có thể điều chỉnh các bộ phận của xe để nâng cao hiệu suất và giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi đấu. Nghiên cứu này không chỉ mang lại lợi ích cho các đội đua mà còn đóng góp vào sự phát triển chung của lĩnh vực công nghệ xe đua mini.

3.1 Các thông số tính toán

Các thông số tính toán như kích thước, khối lượng, và phân bố khối lượng có ảnh hưởng trực tiếp đến động lực học của xe. Việc xác định các thông số này là rất quan trọng trong việc đảm bảo rằng xe có thể hoạt động ổn định và an toàn trong quá trình thi đấu. Nghiên cứu sẽ cung cấp một cơ sở vững chắc cho việc tính toán và mô phỏng động lực học của xe, từ đó giúp các đội đua có thể đưa ra các quyết định chính xác hơn trong quá trình thiết kế và chế tạo xe.

Luận Văn Thạc Sĩ: Phân Tích Động Lực Học Xe Mini Racing Car Với Mô Hình Động Lực Học Phẳng