Giáo trình lý thuyết ô tô

kim chỉ nan ô tô là một trong môn học chính của chuyên lĩnh vực ô tô. Mục đích của môn học tập là phân tích một số sự việc quan liêu trọng: Khảo giáp, Đánh Giá về tính chất năng đụng lực học tập của một mẫu xe cộ ô-tô làm sao kia. Khảo ngay cạnh, Đánh Giá những tính năng không giống của ôtô: phanh, tinh chỉnh (lái), bình ổn, êm nhẹ (dao động)… Là đại lý xây cất chủng loại xe cộ ô tô bắt đầu. Là cửa hàng cho những môn học khác: tính toán thù xây đắp ôtô, điều khiển tự động hóa điện tử xe hơi....




Lý tngày tiết ô tôcách tân và phát triển ngành ô tôtính toán mức độ kéothông số kỹ thuật vận tốckết cấu toàn xe
Ths. Nguyễn Phụ Thượng Lưu GIÔÙI THIEÄU MOÂN HOÏC Moân lyù thuyeát oâtoâ laø moät moân hoïc bao gồm cuûa chuyeân nghaønh oâtoâ. Muïc ñích cuûa moân hoïc laø nghieân cöùu moät soá vaán ñeà quan liêu troïng: Khaûo saùt, ñaùnh giaù veà tính naêng ñoäng löïc hoïc cuûa moät maãu xe pháo oâtoâ naøo ñoù. Khaûo saùt, ñaùnh giaù nhöõng tính naêng khaùc cuûa oâtoâ: pkhô cứng, ñieàu khieån (laùi), oån ñònh, eâm dòu (dao ñoäng)… Laø cô sôû thieát keá maãu xe oâtoâ môùi. Laø cô sôû cho caùc moân hoïc khaùc: tính toaùn thieát keá oâtoâ, ñieàu khieån töï ñoäng ñieän töû oâ toâ. Taøi lieäu tyêu thích khaûo: <1>. Lyù thuyeát oâtoâ maùy keùo. Nguyeãn Höõu Caån, Dö Quoác Thònh, Phaïm Minh Thaùi, Nguyeãn Vaên Taøi, Leâ Thò Vaøng. NXB khoa hoïc kyõ thuaät. Haø noäi. 2003. <2>. Lyù thuyeát oâtoâ. TS. Nguyeãn Nöôùc. NXB Giaùo duïc. 2002. <3>. Lyù thuyeát oâtoâ. TS. Lâm Mai Long. Giáo trình huấn luyện cao học trường Đại học sư phạm kỹ thuật. 2006. <4>. Lyù thuyeát oâtoâ. PGS_TS. Phạm Xuân Mai. NXB Đại học tập non sông thị trấn hồ chí minh. 2004. LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 1 Ths. Nguyễn Phụ Thượng Lưu CHÖÔNG 1 ÑÖÔØNG ÑAËC TÍNH TOÁC ÑOÄ CUÛA ÑOÄNG CÔ Hieän nay nguoàn ñoäng löïc bao gồm duøng treân oâtoâ phoå bieán laø ñoäng cô ñoát vào kieåu piston. Vì vaäy caàn phaûi nghieân cöùu ñöôøng ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô ñoát trong kieåu piston ñeå laøm cô sôû xaùc ñònh caùc löïc hoaëc moâ men taùc duïng leân caùc baùnh xe cộ chuû ñoäng. I. ÑÒNH NGHÓA Ñöôøng ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô laø caùc ñoà thò bieåu dieãn caùc moái quan lại heä giöõa coâng suaát Pe, moment xoaén Me cuûa ñoäng cô theo soá voøng xoay ne hoaëc toác ñoä goùc e cuûa truïc khuyûu. II. PHAÂN LOAÏI Ñöôøng ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô nhaän ñöôïc baèng caùch thí nghieäm ñoäng cô treân beä thöû hoaëc baèng tính toaùn theo coâng thöùc gớm nghieäm S. RLaây ñecman. Khi thí nghieäm ñoäng cô treân beä thöû neáu böôùm ga môû hoaøn toaøn (ñoäng cô xaêng) hoaëc keùo heát tkhô cứng raêng nhieân lieäu cuûa bôm cao aùp (ñoäng cô daàu) töùc laø ñoäng cô ñöôïc cung caáp nhieân lieäu toái ña thì ñöôøng ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô nhaän ñöôïc goïi laø ñöôøng ñaëc tính ngoaøi. Neáu böôùm ga hoaëc tkhô cứng raêng ñaët ôû vò trí trung gian thì ñöôøng ñaëc tính toác ñoä cuûa ñoäng cô nhaän ñöôïc goïi laø ñöôøng ñaëc tính cuïc boä. Nhaän xeùt: bởi vò trí cuûa böôùm ga môû hoaøn toaøn (keùo heát tkhô nóng raêng) chæ coù 1, coøn vò trí môû (keùo) trung gian cuûa böôùm ga (thanh khô raêng) coù voâ vaøn vò trí neân ñoái vôùi moät ñoäng cô ñoát vào seõ coù moät ñöôøng ñaëc tính ngoaøi vaø voâ soá ñöôøng ñaëc tính cuïc boä tuyø thuoäc vaøo vò trí cuûa böôùm ga hoaëc thanh raêng. III. ÑÖÔØNG ÑAËC TÍNH NGOAØI CUÛA ÑOÄNG CÔ BAÈNG THÖÏC NGHIEÄM Pe Pe PeP. Pe PePhường Pe Me Me PeM PeM MeM Me MeM Me MePhường. MeP emin eM eN emax e emin eM eN emax e a. Ñoäng cô xaêng b. Ñoäng cô ñiezel Pe < kW > coâng suaát ñoäng cô; LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 2 Ths. Nguyễn Prúc Thượng Lưu Me < Nm> moment xoaén ñoäng cô; e toác ñoä quay cuûa coát maùy; emin laø toác ñoä ñeå ñoäng cô khoâng cheát maùy; emax laø toác ñoä ghôùi haïn ñeå ñaûm baûo ñoä beàn, oån ñònh cuûa caùc chi tieát cuûa ñoäng cô; (emin emax) laø khoaûng laøm vieäc cuûa ñoäng cô; Cheá ñoä coâng suaát cöïc ñaïi: PeP.., MeP , eP.. ; Cheá ñoä moment cöïc ñaïi: PeM, MeM, eM ; Khi e > eM: neáu söùc caûn cuûa ñöôøng taêng leân seõ laøm toác ñoä goùc cuûa ñoäng cô giaûm xuoáng (toác ñoä cuûa xe pháo giaûm) nhöng moâ men xoaén cuûa ñoäng cô töï ñoäng ñöôïc taêng leân vì chưng ñoù vuøng eM  ePhường laø vuøng laøm vieäc oån ñònh cuûa ñoäng cô. khi e < eM: neáu söùc caûn cuûa ñöôøng taêng leân seõ laøm toác ñoä goùc cuûa ñoäng cô giaûm xuoâng (toác ñoä cuûa xe giaûm) nhöng moâ men xoaén cuûa ñoäng cô töï ñoäng giaûm xuoáng vì ñoù vuøng emin  eM laø vuøng laøm vieäc khoâng oån ñònh cuûa ñoäng cô. Ñaây bao gồm laø moät nhöôïc ñieåm cuûa oâtoâ. Ñeå khaéc phuïc nhöôïc ñieåm naøy treân oâtoâ trang trườn hoäp soá. lúc e > eP. coâng suaát cuûa ñoäng cô giaûm laø do quaù trình chaùy cuûa ñoäng cô xaáu ñi, toån hao coâng suaát trong ñoäng cô taêng leân vaø söï maøi moøn caùc chi tieát vào ñoäng cô cuõng taêng leân  moät soá ñoäng cô duøng boä haïn cheá toác ñoä ñeå nhaèm đến emax khoâng vöôït quaù 1020% ePhường khi xe cộ chaïy treân ñöôøng toát, naèm ngang. Heä soá ưa thích öùng moment K = MeM/ MeP: noùi leân khaû naêng töï ñoäng yêu thích öùng cuûa ñoäng cô ñoái vôùi söï taêng taûi vày caùc ngoaïi löïc taùc duïng lúc oâtoâ laøm vieäc. Ñoäng cô xaêng: K = 1,2  1,4 ; Ñoäng cô daàu: K = 1,05  1,25 ; IV. XAÂY DÖÏNG ÑÖÔØNG ÑAËC TÍNH NGOAØI BAÈNG COÂNG THÖÙC S. R. Laây Ñeùcman Hieän ni nhôø maùy tính, vieäc söû duïng quan liêu heä giaûi tích giöõa coâng suaát, moment xoaén vôùi soá voøng quay cuûa ñoäng cô theo coâng thöùc Laây Ñeùcman ñeå tính toaùn söùc keùo seõ thuaän lôïi hôn nhieàu so vôùi lúc duøng ñoà thò ñaëc tính ngoaøi baèng ñoà thò. 2 3  n  ne   ne   Pe  Pemax a Phường  b P   c P..  ; e n  n  LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ  ne   e  e   Trang 3 Ñoäng cô xaêng: a= b = c = 1; Ñoäng cô daàu 2 kyø: a= 0,87; b = 1,13; c = 1; Ths. Nguyễn Phú Thượng Lưu Cho caùc trò soá e khaùc nhau sau ñoù bieán ñoåi thaønh ne, döïa vaøo coâng thöùc treân ta tính ñöôïc coâng suaát Pe töông öùng vaø töø ñoù veõ ñöôïc ñoà thò Pe = f(e). 10 4 Pe Me  ; 1,047n e 2 πn e ωe  ; 60 Coù caùc giaù trò Pe vaø e ta coù theå tính ñöôïc caùc giaù trò moment xoaén Me cuûa ñoäng cô vaø töø ñoù veõ ñöôïc ñoà thò Me = f(e). V. ÑÖÔØNG ÑAËC TÍNH NGOAØI LYÙ TÖÔÛNG CUÛA ÑOÄNG CÔ ÑAËT TREÂN OÂTOÂ Me Pe MeM = Me Pe = const MeV PeP 0 eM 0 eM emax e emax = eV e Pe = Me. e. Me: moment öùng vôùi cheá ñoä leo doác cöïc ñaïi; MeV: moment öùng vôùi cheá ñoä toác ñoä cöïc ñaïi; Ñöôøng ñaëc tính treân coù daïng hypebon vaø toác ñoä oâtoâ caàn thöïc hieän baét ñaàu töø e = 0. Neáu ñoäng cô coù ñöôøng ñaëc tính ngoaøi nhö treân thì khoâng caàn duøng hoäp soá. LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 4 Ths. Nguyễn Phú Thượng Lưu Ñeå caûi thieän ñaëc tính ngoaøi cuûa ñoäng cô (naén laïi ñöôøng ñaëc tính) ngöôøi ta duøng bieán moâ thuyû löïc vào heä nhoáng truyeàn löïc khoâng thuaàn cô khí. ÑC HS VI. SÖÏ TRUYEÀN COÂNG SUAÁT TÖØ ÑOÄNG CÔ TÔÙI BAÙNH XE CHUÛ ÑOÄNG Coâng suaát ôû baùnh xe cộ chuû ñoäng theå hieän qua nhị thoâng soá laø moment xoaén vaø soá voøng tảo cuûa baùnh xe chuû ñoäng. Coâng suaát cuûa ñoäng cô ñöôïc truyeàn tôùi baùnh xe pháo chuû ñoäng cuûa oâtoâ qua heä nháng truyeàn löïc. Trong quaù trình truyeàn, coâng suaát trườn toån hao vì ma saùt trong heä nhoáng truyeàn löïc vì chưng vaäy coâng suaát cuûa baùnh xe pháo chuû ñoäng seõ nhoû hôn coâng suaát cuûa ñoäng cô phaùt ra. 1. TOÁC ÑOÄ QUAY CUÛA BAÙNH XE CHUÛ ÑOÄNG ne ω n ω i tl   e  n k  e ; ωk  e ; nk ωk i tl i tl itl – tyû soá truyeàn cuûa heä nháng truyeàn löïc; itl = ih. ip. i0. ic ; ih – tyû soá truyeàn cuûa hoäp soá chính; ip - tyû soá truyeàn cuûa hoäp soá phuï; i0 - tyû soá truyeàn cuûa caàu ; ic - tyû soá truyeàn cuûa truyeàn löïc cuoái cuøng (maùy keùo); ne, e– soâ voøng cù vaø toác ñoä goùc cuûa ñoäng cô; nk, k– soâ voøng tảo vaø toác ñoä goùc cuûa baùnh xe chuû ñoäng; 2. MOMENT XOAÉN ÔÛ BAÙNH XE CHUÛ ÑOÄNG Mk = Me. itl. t = Me. ih. ip. i0. ic. t ; tl – hieäu suaát cuûa heä nhoáng truyeàn löïc; tl = l. h. cñ. 0. c; l – hieäu suaát cuûa ly hôïp (coi nhö  1); h – hieäu suaát cuûa hoäp soá vaø hoäp soá phuï (neáu coù); cñ – hieâhu suaát cuûa caùc ñaêng; LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 5 Ths. Nguyễn Prúc Thượng Lưu 0 – hieäu suaát cuûa caàu chuû ñoäng; c – hieäu suaát cuûa truyeàn löïc cuoái cuøng; 3. LÖÏC KEÙO TIEÁP TUYEÁN FK MK rk FK F Moment Mk cuûa baùnh xe cộ chuû ñoäng taùc duïng vaøo maët ñöôøng moät löïc F ngöôïc chieàu vôùi chieàu chuyeån ñoäng cuûa oâtoâ. Do taùc duïng töông hoã giöõa ñöôøng vaø baùnh xe cộ đến neân baùnh xe cộ seõ chòu moät löïc Fk taùc duïng töø maët ñöôøng coù giaù trò Fk = F vaø cuøng chieàu vôùi chieàu chuyeån ñoäng cuûa xe cộ oâtoâ. Mk Fk  rk LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 6 Ths. Nguyễn Phú Thượng Lưu CHÖÔNG 2 CÔ HOÏC LAÊN CUÛA BAÙNH XE Baùnh xe cộ laø phaàn töû noái giöõa xe vaø maët ñöôøng, nhôø coù baùnh xe maø oâtoâ coù theå chuyeån ñoäng ñöôïc vaø caùc löïc truyeàn ñöôïc leân xe vaø tôùi maët ñöôøng. Baùnh xe pháo oâtoâ laên treân maët ñöôøng theo moät nguyeân lyù vöøa ma saùt vöøa vaáu baùm. Maët khaùc baùnh xe oâtoâ ñaøn hoài vaø maët ñöôøng cuõng khoâng phaûi laø tuyeät ñoái cöùng. Do ñoù quaù trình truyeàn naêng löôïng giöõa baùnh xe vaø maët ñöôøng raát phöùc taïp. Trong chöông naøy ta chæ ñeà caäp tôùi söï laên cuûa baùnh xe cộ treân neàn ñöôøng cöùng. I. CAÙC LOAÏI BAÙN KÍNH BAÙNH XE Trong quaù trình chuyeån ñoäng, kích thöôùc cuûa baùnh xe luoân trườn bieán ñoåi. Ñeå phaân bieät kích thöôùc baùnh xe pháo trong caùc ñieàu kieän cuï theå ta söû duïng caùc loaïi baùn kính baùnh xe cộ. 1. BAÙN KÍNH DANH ÑÒNH rJ Laø baùn kính cuûa baùnh xe ñöôïc bôm ñuùng aùp suaát qui ñònh nhöng khoâng chòu taûi vaø khoâng tảo. Baùn kính naøy ñöôïc giôùi thieäu vào caùc soå tay kyõ thuaät. 2. BAÙN KÍNH TÓNH rt Laø baùn kính ñöôïc ño baèng khoaûng caùch töø taâm truïc cuûa baùnh xe ñeán maët phaúng cuûa ñöôøng lúc baùnh xe cộ ñöùng yeân vaø chòu taûi troïng thaúng ñöùng. rt phuï thuoäc vaøo taûi troïng vaø aùp xuaát loáp. 3. BAÙN KÍNH ÑOÄNG LÖÏC HOÏC rñ Laø baùn kính ño ñöôïc baèng khoaûng caùch töø taâm truïc baùnh xe cộ ñeán maët phaúng cuûa ñöôøng Khi baùnh xe cộ laên. Trong quaù trình xe cộ chuyeån ñoäng, vaän toác xe(toác ñoä quay baùnh xe) luoân cầm ñoåi bởi ñoù rñ khoâng nhöõng phuï thuoäc vaøo taûi troïng vaø aùp xuaát loáp maø coøn phuï thuoäc vaøo toác ñoä tảo cuûa baùnh xe. 4. BAÙN KÍNH LAÊN rl Laø baùn kính cuûa moät baùnh xe giaû ñònh maø lúc laøm vieäc:  Khoâng bò bieán daïng;  Khoâng bò tröôït xoay, tröôït leát;  Cuøng toác ñoä tònh tieán vaø toác ñoä xoay nhö baùnh xe thöïc teá ñang ñöôïc khaûo saùt; Baùn kính laên khoâng phaûi laø thoâng soá hình hoïc maø laø thoâng soá ñoäng hoïc vaø ñöôïc xaùc ñònh baèng tyû soá: V V- laø toác ñoä thöïc teá cuûa xe oâtoâ; rl  ; k k- toác ñoä goùc cuûa baùnh xe; LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 7 Ths. Nguyễn Phụ Thượng Lưu Traïng thaùi tröôït tảo hoaøn toaøn (vaãn quay):k  0; V= 0  rl = 0; Traïng thaùi tröôït leát hoaøn toaøn (khi phanh): k = 0; V  0  rl =  ; Nhö vaäy trong quaù trình oâtoâ chuyeån ñoäng rl = 0   tuyø thuoäc vaøo raát nhieàu caùc thoâng soá nhö: taûi troïng taùc duïng, ñoä ñaøn hoài cuûa loáp vaø khaû naêng baùm cuûa baùnh xe vôùi ñöôøng, toác ñoä tảo cuûa baùnh xe pháo, löïc keùo vaø löïc phanh…nhöõng thoâng soá naøy luoân cụ ñoåi trong quaù trình chuyeån ñoäng. Vì vaäy vào thöïc teá trò soá cuûa rl chæ coù theå xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Ñoái vôùi maët ñöôøng cuï theå, oâtoâ cuï theå baèng thöïc nghieäm ta coù quan tiền heä giöõa rl vôùi löïc keùo vaø löïc phanh khô nhö sau: rl0(m) rl0 Tröôït xoay Tröôït leát hoaøn toaøn hoaøn toaøn Fp (N) 0 Fk (N) Fk  löïc keùo tieáp tuyeán; Fp  löïc pkhô nóng taïi baùnh xe;  F  heä soá bieán daïng voøng cuûa loáp; rl  rl 0   F Fk ; rl 0  baùn kính laên cuûa baùnh xe Khi khoâng chòu taùc duïng cuûa Fk vaøFp ; 5. BAÙN KÍNH TÍNH TOAÙN r Ôû treân chuùng ta ñaõ ñònh nghóa nhieàu loaïi baùn kính vaø chuùng phuï thuoäc vaøo nhieàu caùc thoâng soá khaùc nhau. Ñieàu naøy gaây khoù khaên vào vieäc löïa choïn moät baùn kính nhaát ñònh naøo ñoù ñeå tính toaùn. Ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naøy ngöôøi ta ñöa ra moät baùn kính tính toaùn thoáng nhaát r. Baùn kính r ñöôïc choïn r = rl0 töùc laø baùn kính laên cuûa baùnh xe cộ treân ñoù khoâng coù taùc duïng baát kyø löïc keùo, löïc phanh hao naøo giỏi noùi caùch khaùc, baùn kính tính toaùn laø baùn kính baùnh xe cộ laên hoaøn toaøn khoâng tröôït. Trong nhöõng tính toaùn thoâng thöôøng ngöôøi ta thöôøng giaû thieát oâtoâ chuyeån ñoäng khoâng tröôït thì baùn kính r ñöôïc söû duïng. LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 8 Ths. Nguyễn Phú Thượng Lưu II. QUAN HEÄ ÑOÄNG HOÏC VAØ ÑOÄNG LÖÏC HOÏC CUÛA BAÙNH XE KHI LAÊN 1. QUAN HEÄ ÑOÄNG HOÏC a. BAÙNH XE LAÊN KHOÂNG TRÖÔÏT (baùnh xe cộ bò ñoäng) k r V= V0 rl Phường Toác ñoä V cuûa taâm baùnh xe (toác ñoä cuûa xe cộ oâtoâ) baèng vôùi toác ñoä lyù thuyeát V0 = k. r V= V0 = k. r Do vaäy taâm xoay töùc thôøi P cuûa baùnh xe naèm treân voøng baùnh vaø r = rl. Neáu choïn r = rlo thì traïng thaùi naøy chæ coù ñöôïc ôû baùnh xe bò ñoäng vôùi Mk = 0. b. BAÙNH XE KHI LAÊN COÙ TRÖÔÏT QUAY(baùnh xe cộ chuû ñoäng) k r V V0 rl Phường V Toác ñoä V cuûa taâm baùnh xe nhoû hôn toác ñoä lyù thuyeát V0, do ñoù P.. naèm beân trong voøng baùnh xe do vaäy rl < r. Trong vuøng tieáp xuùc cuûa baùnh xe cộ vôùi maët ñöôøng seõ xuaát hieän moät vaän toác tröôït V (toác ñoä maát maùt lúc tröôït). Söï tröôït cuûa baùnh xe ñöôïc ñaùnh giaù baèng heä soá tröôït k: Vδ  V  V0  0; V V  V0 r k     1  l  0; V0 V0 r LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 9 Ths. Nguyễn Phụ Thượng Lưu khi tröôït con quay hoaøn toaøn rl = 0  k = 1’ c. BAÙNH XE KHI LAÊN COÙ TRÖÔÏT LEÁT (baùnh xe cộ Lúc phanh) k r V0 V rl V Phường Toác ñoä V lôùn hôn toác ñoä V0, vày ñoù cöïc P.. naèm beân ngoaøi voøng baùnh xe pháo vaø rl >r Vδ  V  V0  0; V V  V0 V0 r δp      1  - 1  0; V V V rl khi tröôït leát hoaøn toaøn rl =   p = -1; 2. QUAN HEÄ ÑOÄNG LÖÏC HOÏC a. PHAÛN LÖÏC CUÛA MAËT ÑÖÔØNG TAÙC DUÏNG LEÂN BAÙNH XE Lúc oâtoâ chuyeån ñoäng, beà maët cuûa baùnh xe pháo tieáp xuùc vôùi ñöôøng ôû raát nhieàu ñieåm taïo thaønh moät khu vực vöïc tieáp xuùc. Do taùc duïng töông hoã giöõa baùnh xe pháo vôùi maët ñöôøng, taïi quần thể tieáp xuùc seõ xuaát hieän caùc phaûn löïc rieâng phaàn töø ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe cộ. Hôïp caùc phaûn löïc rieâng phaàn ta seõ ñöôïc moät phaûn löïc taäp trung töø ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe pháo. Phaân tích hôïp löïc naøy theo 3 phöông trong heä toaï ñoä 0xyz ta coù: Z - Phaûn löïc phaùp tuyeán vuoâng goùc vôùi maët ñöôøng; Y - Phaûn löïc tieáp tuyeán theo phöông ngang, naèm vào maët phaúng song tuy vậy vôùi ñöôøng, taùc duïng vuoâng goùc vôùi maët phaúng doïc xe; X – phaûn löïc tieáp tuyeán, naèm vào maët phaúng cuûa ñöôøng, phöông cuûa truïc OX; LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 10 Ths. Nguyễn Prúc Thượng Lưu b. BAÙNH XE BÒ ÑOÄNG V V V k k k G1 Fx G1 Fx G1 Fx Z Z Z Mf r X Of X a a a f Taûi troïng taùc duïng leân baùnh xe pháo G1; Löïc ñaåy cuûa size xe ñaët vaøo taâm baùnh xe cộ, höôùng theo chieàu chuyeån ñoäng; Hôïp löïc Z cuûa caùc phaûn löïc phaùp tuyeán töø ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe: Lúc baùnh xe laên, caùc phaàn töû cuûa baùnh xe pháo laàn löôït tieáp xuùc vôùi ñöôøng vaø bò neùn laïi; caùc phaàn töû cuûa baùnh xe ôû vùng phía đằng sau seõ laàn löôït ra khoûi khu vực vöïc tieáp xuùc vaø phuïc hoài laïi traïng thaùi ban ñaàu bởi vì theá caùc phaûn löïc rieâng phaàn cuûa ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe ôû phaàn tröôùc cuûa khu vöïc tieáp xuùc seõ lôùn hôn ôû phaàn sau; toång hôïp löïc Z seõ trườn leäch veà phía tröôùc moät khoaûng a so vôùi ñöôøng thaúng ñöùng ñi qua taâm truïc cuûa baùnh xe pháo. Hôïp löïc X cuûa caùc phaûn löïc tieáp tuyeán tuy vậy tuy vậy vôùi maët ñöôøng vaø ngöôïc chieàu chuyeån ñoäng cuûa xe; X caûn trôû söï laên cuûa baùnh xe neân coøn goïi laø löïc caûn laên vaø kyù hieäu laø Of; Z  a  Of  r a a   O f  Z   G1  ; Z  G1  r r a ñaët f   O f  f  Z  f  G 1 ; r f – heä soá caûn laên; f = 0,010,015; Nhö vaäy Of phuï thuoäc vaøo heä soá caûn laên vaø taûi troïng Z; khi dôøi löïc veà ñieåm tieáp xuùc, ta coù Mf goïi laø moment caûn laên: Mf = Z. a= Of. r; LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 11 Ths. Nguyễn Phụ Thượng Lưu c. BAÙNH XE CHUÛ ÑOÄNG V V k, Mk k, Mk Fx G2 Fx G2 Z Mf Z Fk Fk Of a Of Treân baùnh xe cộ chuû ñoäng coù taùc duïng cuûa moment keùo Mk töø ñoäng cô truyeàn xuoáng; G2 taûi troïng thaúng ñöùng; Löïc caûn Fx töø size xe pháo taùc duïng leân baùnh xe pháo ñaët taïi taâm truïc baùnh xe vaø ngöôïc chieàu chuyeån ñoäng; Z phaûn löïc phaùp tuyeán; Of , Mf laø löïc caûn laên vaø moment caûn laên; Fk laø löïc keùo tieáp tuyeán, Fk = Mk / r ; X hôïp löïc cuûa caùc phaûn löïc tieáp tuyeán cuûa maët ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe cộ xuất xắc coøn goïi laø phaûn löïc ñaåy cuûa ñöôøng, X= Fk – Of ; d. BAÙNH XE PHANH V V Mp Mp k k G2 Fx G2 Fx Z Z Mf Fp Of Fp Of a Mp moment pkhô cứng vày cô caáu phanh hao sinch ra; Fp löïc phanh (phaûn löïc tieáp tuyeán cuûa maët ñöôøng bởi Mp taùc duïng vaøo maët ñöôøng); LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 12 Ths. Nguyễn Prúc Thượng Lưu Mp Fp  ; r X hôïp löïc cuûa caùc phaûn löïc tieáp tuyeán cuûa maët ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe cộ hay coøn goïi laø phaûn löïc pkhô giòn, X = Fp + Of ; e. KHAÛ NAÊNG BAÙM CUÛA BAÙNH XE CHUÛ ÑOÄNG Ñeå mang đến baùnh xe chuû ñoäng khoâng bò tröôït xoay Lúc oâtoâ chuyeån ñoäng thì löïc keùo Fk töø ñoäng cô truyeàn xuoáng phaûi thoaû maõn ñieàu kieän: Fk  Z ; M e  i tl  η tl Fk   Z ; r Z – phaûn löïc phaùp tuyeán taùc duïng leân baùnh xe pháo chuû ñoäng;  - heä soá baùm giöõa baùnh xe vôùi maët ñöôøng;  phuï thuoäc vaøo tình traïng maët ñöôøng (ñöôøng trôn  giaûm, ñöôøng toát  taêng); Ñöôøng ñoùng baêng:  = 0,1  0,2; Ñöôøng beâ toâng khoâ:  = 0,8 ; Ñaët F = Z ; F ñöôïc goïi laø löïc baùm vaø ñieàu kieän treân coù theå vieát laïi nhö sau: Fk  F ; Mk  M = F. r ; Töø ñieàu kieän treân ta coù: Fkmax = F = Z.  ; Mkmax = M = Z. . r ; Töông töï nhö vaäy vào quaù trình phanh, löïc phanh vày cô caáu phanh sinc ra bò haïn cheá bôûi löïc baùm: Fp  F ; Mp  M ; Fpmax = F = Z.  ; Mpmax = M = Z. . r ; Trong tröôøng hôïp phổ biến, neáu ôû vuøng tieáp xuùc cuûa baùnh xe chuû ñoäng vôùi maët ñöôøng coù caû phaûn löïc tieáp tuyeán X vaø phaûn löïc ngang Y cuûa ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe pháo thì ñieàu kieän ñeå baùnh xe pháo khoâng trườn tröôït laø: X 2  Ymax  Z. t ; max 2 LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 13 Ths. Nguyễn Prúc Thượng Lưu t – heä soá baùm cuûa baùnh xe cộ chuû ñoäng vôùi maët ñöôøng theo höôùng veùc sơn hôïp löïc cuûa caùc löïc Xmax, Ymax. f. ÑAËC TÍNH TRÖÔÏT Nhö ñaõ noùi ôû treân heä soá baùm  ñaëc tröng mang lại khaû naêng baùm vaø phuï thuoäc vaøo tình traïng maët ñöôøng. Baèng thöïc nghieäm ngöôøi ta laïi chöùng minh ñöôïc raèng  khoâng nhöõng phuï thuuoäc vaøo tình traïng maët ñöôøng maø coøn phuï thuoäc vaøo ñoä tröôït (tình traïng tröôït) cuûa baùnh xe cộ Khi laên treân ñöôøng ñoù. Hieän töôïng naøy ñöôïc moâ taû thoâng qua moät ñaëc tính goïi laø ñaëc tính tröôït nhö sau: x y Ñöôøng beâtoâng khoâ xV 1 y xS Ñöôøng ñaát x p (ñoä tröôït) 1 0,3 0,2 0,2 0,3 1 k (ñoä tröôït) x –laø heä soá baùm theo phöông doïc xe cộ (bao gồm laø  noùi töø ñaàu tôùi giôø); y – heä soá baùm theo phöông ngang; Töø ñoà thò ta coù moät soá nhaän xeùt: x cố kỉnh ñoåi theo k. Ở traïng thaùi tröôït hoaøn toaøn k = 1 ta coù x = xS khoâng phaûi laø giaù trò lôùn nhaát, y  0 vị ñoù baùnh xe khoâng coøn khaû naêng baùm ngang, raát nguy hieåm do chæ caàn ñuïng nheï xe cộ coù theå bò laät; k = 0,2  0,3 coù xV laø giaù trò lôùn nhaát cuûa x, y taêng leân ñaùng keå so vôùi tröôøng hôïp k = 1 ; Phaàn ñöôøng ñaëc tính coù k = 0,2  0,3 ñöôïc aùp duïng cho heä thoáng phanh khô ABS. LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 14 Ths. Nguyễn Phú Thượng Lưu g. SÖÏ LAÊN CUÛA BAÙNH XE ÑAØN HOÀI CHÒU LÖÏC NGANG – GOÙC LEÄCH HÖÔÙNG Y löïc ngang Y’ phaûn löïc ngang cuûa maët ñöôøng  V Baùnh xe ñaøn hoài khi laên treân ñöôøng coù taùc duïng cuûa löïc ngang Y seõ trườn bieán daïng ngang. Khi ñoù toác ñoä tònh tieán V cuûa taâm baùnh xe cộ seõ khoâng naèm vào maët phaúng ñoái xöùng doïc cuûa baùnh xe cộ maø leäch ñi moät goùc  goïi laø goùc leäch höôùng (goùc laên leäch) Y Y  C y .α  α  Cy Cy – ñoä cöùng höôùng; Y – coù theå laø löïc ly taâm Lúc xe tảo voøng, löïc gioù ngang, löïc hình thành vì chưng ñöôøng nghieâng ngang…  - laø moät thoâng soá lieân quan liêu ñeán tính chuyeån ñoäng oån ñònh cuûa oâtoâ; Goùc leäch höôùng  phuï thuoäc vaøo raát nhieàu yeáu tháo Cy, Z, X, Y, loaïi loáp… vào ñoù chuû yeáu laø phuï thuoäc vaøo löïc ngang vaø ñoä ñaøn hoài cuûa loáp; LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 15 Ths. Nguyễn Prúc Thượng Lưu Tröôøng hôïp baùnh xe chuû ñoäng laên chòu löïc ngang Y: baùnh xe seõ chòu caùc löïc nhö hình veõ: R laø hôïp löïc cuûa Fk vaø phaûn löïc ngang Y’ do löïc ngang Y R  Fk2  Y" 2 Theo ñieàu kieän baùm R= Rmax =  G vaø phaûn löïc ngang cuõng ñaït giaù trò cöïc ñaïi Y= Ymax. Ymax  R 2  Fk2  (G) 2  Fk2 ; max Töø coâng thöùc treân, neáu Fk caøng lôùn thì Y caøng nhoû. khi löïc Fk hoaëc löïc Fp ñaït ñeán giôùi haïn baùm thì Ymax = 0. bởi vì ñoù chæ caàn moät löïc ngang nhoû taùc duïng leân baùnh xe thì noù baét ñaàu tröôït xuất hiện goùc leäch höôùng. Mk G Fx Vy V Z  Vx Fk Y Y Fk Y’ R LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 16 Ths. Nguyễn Phụ Thượng Lưu CHÖÔNG 3 CÔ HOÏC CHUYEÅN ÑOÄNG THAÚNG CUÛA OÂTOÂ I. ÑAËT VAÁN ÑEÀ Muïc ñích cuûa chöông naøy xaùc ñònh caùc löïc taùc duïng leân xe oâtoâ trong quaù trình chuyeån ñoäng töø ñoù xaùc ñònh tính toaùn caùc thoâng soá ñoäng löïc hoïc chuû yeáu cuûa xe: toác ñoä cöïc ñaïi cuûa xe Vmax, ñoä doác cöïc ñaïi maø xe coù theå leo ñöôïc smax, khaû naêng taêng toác cöïc ñaïi cuûa xe pháo amax. Trong chöông naøy thöøa nhaän moät soá giaû thieát: 1. Doøng coâng suaát (M, ) truyeàn tôùi caùc baùnh xe pháo chuû ñoäng xuất xắc tôùi caùc caàu chuû ñoäng cuûa xe cộ nhieàu caàu laø nhö nhau. Do ñoù coù theå chæ coi coù moät doøng coâng suaát duy nhaát truyeàn töø ñoäng cô tôùi moät baùnh xe cộ chuû ñoäng ñaïi dieän maø thoâi (duøng model phaúng moät veát). 2. Boû qua aûnh höôûng cuûa quaù trình ñoùng môû ly hôïp töùc laø khoâng quan taâm ñeán ly hôïp trong quaù trình truyeàn löïc. Khoâng nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa ly hôïp thuyû löïc. 3. Trong caùc baøi toaùn cuûa chöông naøy seõ söû duïng ñaëc tính ngoaøi cuûa ñoäng cô. 4. Trong chöông naøy chöa quan taâm ñeán söï tröôït vaø bieán daïng cuûa baùnh xe. II. CAÙC LÖÏC TAÙC DUÏNG LEÂN OÂTOÂ V, a Ow Oa Gsin Gcos Z1 Mf1 G Z2 Of1 Mf2 hg a Of2 Fk  L b  - goùc doác maët ñöôøng; hg, a, b laø toïa ñoä troïng taâm cuûa xe pháo oâtoâ; L- chieàu daøi cô sôû cuûa xe; LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 17 Ths. Nguyễn Prúc Thượng Lưu 1. TROÏNG LÖÔÏNG CUÛA XE G G ñaët taïi troïng taâm(hg, a, b) cuûa xe; G goàm 2 löïc thaønh phaàn:  Gcos thaúng goùc vôùi maët ñöôøng;  Gsin tuy nhiên tuy nhiên vôùi maët ñöôøng; 2. PHAÛN LÖÏC PHAÙP TUYEÁN Z Z = Z1 + Z2 = Gcos; Z1, Z2 – laø phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa maët ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe pháo caàu tröôùc vaø caàu sau; 3. LÖÏC CAÛN DOÁC O O = Gsin; Möùc ñoä doác cuûa maët ñöôøng ñöôïc theå hieän qua goùc doác  hoaëc qua ñoä doác s = tg; lúc  < 50 coù theå coi s = tg = sin; Xe leân doác thì O ngöôïc chieàu chuyeån ñoäng; Xe xuoáng doác O cuøng chieàu chuyeån ñoäng vaø trôû thaønh löïc ñaåy; 4. LÖÏC CAÛN LAÊN Of VAØ MOMENT CAÛN LAÊN Mf khi baùnh xe cộ laên treân maët ñöôøng seõ coù löïc caûn laên taùc duïng song vôùi maët ñöôøng vaø ngöôïc chieàu vôùi chieàu gửi ñoäng taïi vuøng tieáp xuùc giöõa baùnh xe pháo vôùi maët ñöôøng; O f 1  Z1 . f1     O f  Z1 . f  Z 2 . f 2 ; Of 2  Z2. f2   f1 , f2  laø heä soá caûn laên töông öùng cuûa baùnh xe pháo tröôùc vaø baùnh xe pháo sau; neáu coi f  f1  f 2  O f  Z1  Z 2  f  G cos  . f ; Mf1 vaø Mf2 – moâmen caûn laên ôû baùnh xe pháo tröôùc vaø sau: Mf1 + Mf2 = Mf = Of. r = Gfr. cos; 5. LÖÏC CAÛN TOÅNG COÄNG CUÛA ÑÖÔØNG O O = Of  O = G(f. cos  sin)  G(f  s); Heä soá caûn toång coäng cuûa ñöôøng:  = f  s  O = . G; 6. LÖÏC CAÛN GIOÙ OW Löïc ñöôïc ñaët taïi taâm cuûa dieän tích caûn bao gồm dieän cuûa oâtoâ caùch maët ñöôøng ôû ñoä cao hg, ngöôïc chieàu vôùi chieàu chuyeån ñoäng; Ow = 0,63. Cx. v2. S; LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 18 Ths. Nguyễn Phú Thượng Lưu Cx laø heä soá caûn khoâng khí phuï thuoäc vaøo hình daïng khí ñoäng hoïc vaø chaát löôïng beà maët; S dieän tích caûn bao gồm dieän ; v vaän toác cuûa xe; 7. LÖÏC CAÛN QUAÙN TÍNH Oa Khi xe chuyeån ñoäng khoâng oån ñònh, löïc quaùn tính cuûa caùc khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán vaø caùc khoái löôïng vaän ñoäng con quay xuaát hieän; Oa = mtg. a = m. a. a; mtg laø khoái löôïng thu goïn cuûa xe; m laø khoái löôïng tónh cuûa xe; a laø heä soá khoái löôïng quay; a laø gia toác cuûa xe; Oa ñaët taïi troïng taâm cuûa xe; lúc taêng toác a > 0 thì Oa ngöôïc chieàu chuyeån ñoäng; Khi giaûm toác a< 0 thì Oa cuøng chieàu chuyeån ñoäng; 8. LÖÏC KEÙO TIEÁP TUYEÁN Fk – löïc keùo tieáp tuyeán: Mk Fk  ; r III. ÑIEÀU KIEÄN ÑEÅ OÂTOÂ COÙ THEÅ CHUYEÅN ÑOÄNG ÑÖÔÏC Ñeå mang lại oâtoâ coù theå chuyeån ñoäng ñöôïc maø khoâng trườn tröôït xoay thì löïc keùo tieáp tuyeán có mặt ôû vuøng tieáp xuùc giöõa baùnh xe cộ chuû ñoäng vaø maët ñöôøng phaûi lôùn hôn hoaëc baèng toång caùc löïc caûn chuyeån ñoäng, nhöng phaûi nhoû hôn hoaëc baèng löïc baùm giöõa baùnh xe vôùi maët ñöôøng, nghóa laø: Of + Ow  O  Oa  Fk  F ; O laáy daáu + Khi leân doác, laáy daáu – lúc xuoáng doác; Oa laáy daáu + Lúc taêng toác, laáy daáu – Lúc giaûm toác; IV. CAÂN BAÈNG LÖÏC KEÙO CUÛA OÂTOÂ 1. PHÖÔNG TRÌNH CAÂN BAÈNG LÖÏC KEÙO Löïc keùo Fk töø ñoäng cô truyeàn xuoáng duøng ñeå khaéc phuïc caùc löïc caûn chuyeån ñoäng cuûa oâtoâ. Fk = Of + Ow  O  Oa ; Phöông trình treân goïi laø phöông trình caân baèng löïc keùo; LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang 19 Ths. Nguyễn Phú Thượng Lưu 2. ÑOÀ THÒ CAÂN BAÈNG LÖÏC KEÙO Trong phöông trình caân baèng löïc keùo coù nhieàu thaønh phaàn löïc phuï thuoäc vaøo toác ñoä v cuûa xe: Ow = Ow(v), Oa = Oa(a) = Oa (v) Fk = Fk (v); vì chưng vaäy ta coù theå bieåu dieãn phöông trình caân baèng löïc keùo baèng ñoà thò bieåu dieãn quan liêu heä giöõa caùc löïc noùi treân vaø vaän toác chuyeån ñoäng cuûa oâtoâ(truïc tung ñaët caùc giaù trò cuûa löïc, truïc hoaønh ñaët caùc giaù trò vaän toác). Giaû thieát ñeå veõ ñoà thò: xe cộ chuyeån ñoäng oån ñònh treân ñöôøng baèng (a= 0; = 0)  Oa = 0; O = 0; Vì vaäy phöông trình löïc keùo: Fk = Of + Ow; Böôùc 1: Veõ Fk (v) ôû caùc tay soá xuaát phaùt töø ñoà thò ñaëc tính ngoaøi Me (ne); M e .i n .η tl Fkn  tl ; r ω v  ne .r; i tl Böôùc 2: veõ O(v) = Of ;  v2  1  f  f0  ;  1500   Khi v 22,2 m/s  O laø moät parabon; Böôùc 3: veõ Ow(v) laø moät ñöôøng parabol; Böôùc 4: coäng ñoà thò Oc = O(v) + Ow(v); Fk I e F = G.  MAXI0 II III Oc = O + Ow d 0 MAXII A Fd a O bc V1 V Vmax LYÙ THUYEÁT OÂTOÂ Trang đôi mươi