CHƯƠNG : CƠ HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ 3.1 SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG TRÊN Ô TÔ : 3.1.1 Sự truyền biến đổi lượng hệ thống truyền lực : N e = M e ωe N k = M k ωb (3.1) Tỷ số truyền động học : ωe n e it = = = ν ωb n b (3.2) Tỷ số truyền it : it = ihipioic (3.3) Tỷ số truyền mômen : Mk „= Me (3.4) Hiệu suất truyền động : N k M k ωb „ η= = = „.ν = N e M e ωe it Hoặc tính sau : ƞ = ƞl ƞh ƞp ƞcđ ƞo ƞc (3.6) (3.5) 3.1.2 Sự biến đổi lượng hệ thống truyền động : M k Me i t η Me i h i p io i c η Pk = = = rb rb rb v = r l ωb (3.7) (3.8) 3.1.3 Sự tổn hao lượng truyền lượng xe : N γ =N e −N k Nγ M γ =    ωe (3.9) γ= Nγ Ne = Mγ Me Ne −Nk Nk γ= = =1− = 1− η Ne Ne (3.11) N e Nγ η = 1− γ (3.12) (3.10) 3.2 CƠ HỌC LĂN CỦA BÁNH XE : 3.2.1 Các loại bán kính bánh xe : 3.2.1.1 Bán kính thiết kế (bán kính danh định) r o : d  r o =  B + 25,4 2  3.2.1.2 Bán kính tự r : 3.2.1.3 Bán kính tĩnh rt : (mm) (3.13) 3.2.1.5 Bán kính lăn rl ; v rl= ωb (3.14) 3.2.1.6 Bán kính tính toán (bán kính làm việc trung bình ) rb : r b =λr o (3.15) 3.2.2 Động học lăn bánh xe không biến dạng : 3.2.2.1 Các khái niệm : Vận tốc chuyển động lý thuyết vo : Sl 2πr b N b vo = = =ω b r b t t Vận tốc chuyển động thực tế v : St 2πr l N b v= = = ωb r l t t (3.16) (3.17) Vận tốc trượt vδ : v δ = v − v o =ωb r l −ωb r b (3.18) Hệ số trượt độ trượt kéo : Hệ số trượt độ trượt kéo : vδ vo −v rl δk = − = = 1− vo vo rb (3.19) Mức độ trượt bánh xe đánh giá thông qua độ trượt λk : λ k =δ k 100% (3.20) Hệ số trượt độ trượt phanh : v δ v o −v v o rb δp = − = = −1 = −1 v v v rl λ p =δ p 100% (3.21) (3.22) 3.2.2.2 Các quan hệ động học bánh xe lăn : Bánh xe lăn không trượt : v = v o =ω b r b (3.23) Tâm vận tốc tức thời nằm vòng bánh xe nên : rl = rb Trạng thái có bánh xe chủ động với Mp = 0, lúc vδ : x 3.3.2.1.2 Đồ thị cân lực kéo : Pk Pk1 Pϕ Pk2 Pω P ψ +P ω d Pk3 v2 Pd A a b c v1 vmax Pψ Hình 3.12 : Đồ thị cân lực kéo ô tô v Phương pháp xây xựng đồ thị : Pk = Pψ + Pω Lực kéo tiếp tuyến : Me in η Pk = rb (3.102) Vận tốc chuyển động xe số truyền: πn e r b = 30i n (3.103) Đường biểu thị lực bám Pφ = f (v) : Pϕ= mi Gb ϕ (3.104) Điều kiện để ô tô chuyển động trường hợp : ( Pϕ ≥ Pk ≥ Pψ + Pω ) (3.105) 3.3.2.2 Cân công suất ô tô : 3.3.2.2.1 Phương trình cân công suất : Ne = Nt + Nf ± Ni + Nω ± N j + Nm (3.106) Xét bánh xe chủ động, ta có : N k = Ne − Nt = Nf ± Ni + Nω ± N j + Nm (3.107) Với Nk công suất động truyền đến bánh xe chủ động : N k = N e −N t =N e η (3.108) ⇒N t =N e (1 − η) Dạng triển khai phương trình : G N e =N e (1 − η) + Gfv cos α ± Gv sin α + Wv3 ± δ i vj + nQψv (3.109) g Công suất tiêu hao lực cản mặt đường Nψ Nψ = Nf ± Ni Ô tô chuyển động ( j = ) móc kéo phương trình cân công suất : N e = N t + N ψ + N ω = ( N ψ +N ω ) η (3.110) Do : N e − N t = N e η = N ψ + N ω Dạng khai triển, ta có : N e = ( Gfv cos α ± Gv sin α + Wv3 ) η Nếu α < 50 : [ N e = Gv( f ± i ) + Wv3 η ] (3.111) 3.3.2.2.2 Đồ thị cân công suất : N Ne Ne Nk1 Ne Nt Nk3 Nk2 A Nψ + Nω Nd N’k2 Nω N’k3 Nψ N1 v vmax Hình 3.13 : Đồ thị cân công suất ô tô ’ v Phương pháp xây dựng đồ thị : Ý nghĩa sử dụng : 3.3.2.2.3 Mức độ sử dụng công suất động : YN = Nψ + Nω Nk = Nψ + Nω Ne η (3.113) 3.3.2.3 Đặc tính động lực học ô tô : 3.3.2.3.1 Khái niệm đặc tính động lực học ô tô : P k − Pω  Me it η 2 D= =  − Wv  G  rb G (3.114) Phương trình cân lực kéo ô tô không kéo móc : Me it η G = Gf cos α ± G sin α + Wv ± δ i j rb g (3.115) Chuyển Wv2, chia hai vế cho G, ta có :  Me it η 1  δ G 1 D =  − Wv  = G( f cos α ± sin α ) ± δ i j = ψ ± i j g G g  rb G  (3.116) Nhận xét : Dϕ = Pϕ− Pω G m i G b ϕ − Wv = G (3.117) Để ô tô trì chuyển động phải thỏa : Dϕ ≥ D ≥ ψ (3.118) 3.3.2.3.2 Đồ thị đặc tính động lực học : D D1 Dϕ D max1 =ψ max D2 Dmax2 D3 Dmax3 D4 Dmax4 A f v v1 v2 v3 v4 vmax Hình 3.14 : Đồ thị đặc tính động lực học D Dϕ D1 ψ Dϕ D2 ψ 1’ ψ A vmax v Hình 3.15 : Vùng sử dụng đồ thị đặt tính động lực học D theo điều kiện bám bánh xe chủ động điều kiện cản mặt đường D D1 d c D2 D3 b a f v1 A vmax v Hình 3.16 : Xác định tốc độ lớn ô tô đồ thị, đặc tính động lực học Xác định độ dốc lớn mà xe vượt qua : Nếu ta biết hệ số cản lăn đường mà ô tô khắc phục vận tốc cho trước, ta có : i max = D − f = ψ − f (3.118) Độ dốc lớn vượt tay số khác nhau, chế độ toàn tải xác định : imax = Dmax – f (3.119) D ψ max D1max ψ1 f v2 vth v1 vmax v Hình 3.17 : Khu vực làm việc đặc tính động lực học Xác định tăng tốc ô tô : Khả tăng tốc ô tô : δi D=ψ+ j g Ta rút : dv g j= = ( D − ψ) dt δi (3.120) D D1 e 0,3 0,2 d ψ2 0,1 ψ1 c D2 b D3 a 20 A v2 60 80 v1 100 v Hình 3.18 : Xác định khả tăng tốc ô tô theo đồ thị đặc tính động lực học j j1 1,5 C 1,0 j2 A 0,5 B j3 20 40 60 80 vmax v Hình 3.19 : Đồ thị biểu diễn gia tốc ô tô có ba số truyền [...]... (3. 34) (3. 33) 3. 2 .3. 2 Bánh xe chủ động và đang có lực kéo : Ta có Mk = Pk.rd Cân bằng lực kéo theo chiều thẳng đứng : Z = Gb (3. 35) Lực kéo tiếp tuyến : Pk = Mk / rd (3. 36) Lực đẩy tổng cộng vào khung xe : Px = Pk – Pf = X Khi kéo X cùng chiều chuyển động (3. 37) v ωb Gb Pf Pk Mk Pk Pf a Z Mk Gb Px rđ Pf Pk Z Mk Gb Mf Px X Z Hình 3. 5 : Lực và mơmen tác dụng lên bánh xe chủ động 3. 2 .3. 3 Bánh xe bị động. .. v o = v Thay vào (3. 21) ta có : δp = -1 ( trượt lết hồn tồn ) 3. 2 .3 Động lực học chuyển động của bánh xe : 3. 2 .3. 1 Bánh xe bị động khơng bị phanh (Mk = 0, Mp = 0) v ωb Gb Px Gb α rđ X≡Pf a Z Px Mf X≡Pf Z Hình 3. 4 : Lực và mơmen tác dụng lên bánh xe bị động Ta có : X = Px , Z = Gb X = Pf (3. 31) Pf = f.Z (3. 32) Phương trình cân bằng tại tâm bánh xe : Z.a = Pf.rd = f.Z.rd = Mf Từ hình 3. 4 ta rút ra quan...   (3. 53) 3. 2.5 Biến dạng của bánh xe đàn hồi khi chịu lực ngang Góc lệch hướng : Ml = M’y – M’x (3. 54) Góc lệch hướng δ và lực ngang Py có quan hệ với nhau : Hoặc P y =  k c δ Y b =  k c δ (3. 55) Gb Gb Py D C B A B1 C1 D1 O1 Yb n Px A1 δ Xb n O1 lk B A B2 C2 D2 δ Pf D C Yb O1 O M’x c1 k M’y k A2 b1 Hình 3. 10 : Sơ đồ minh họa sự lăn của bánh xe đàn hồi 3. 3 CƠ HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ơ TƠ : 3. 3.1... dt r b ' (3. 73) (3. 74) Gia tốc góc khối lượng chuyển động quay của động cơ : dω e dω b i t dv εe = = it = dt dt r b dt (3. 75) dωb i n dv εn = in = dt r b dt (3. 76) Pj '' 2  J i 2η  dv i n ηn 1 e t  = + Σ + Σ J J n b 2 2 2   dt r r r  b b b  (3. 77) Thay (3. 73) và (3. 77) vào (3. 72), ta có : 2 2   η + Σ η n + ΣJ b   G J i J i '' e t n n  g j P j =  1 +  2  g Grb     (3. 78) Vì khối... do Trạng thái trung tính Pp Trạng thái bò động Pp Hình 3. 7 : Các trạng thái chuyển động của bánh xe 3. 2.4 Sự trượt của bánh xe, khái niệm về khả năng bám và hệ số bám : 3. 2.4.1 Sự trượt của bánh xe : b Hình 3. 8 : Sơ đồ biến dạng của đất khi bánh xe chủ động lăn 3. 2.4.2 Khả năng bám, hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường và lực bám : Khả năng bám Hệ số bám (3. 42) Hệ số bám dọc : P k max ϕx = Gb Hệ số... Các lực tác dụng lên ơ tơ khi chuyển động tổng qt Lực riêng và các cơng suất tương ứng : 3. 3.1.1 Các lực tác dụng lên ơ tơ khi chuyển động tổng qt : Lực kéo tiếp tuyến Pk : Mk Me it η Pk= = rb rb (3. 56) Lực cản lăn Pf Pf = Pf1 + Pf2 (3. 57) Lực cản lăn ở bánh trước và bánh sau là : Pf1 = Z1.f1; Pf2 = Z2.f2 (3. 58) Với f1 = f2 = f , ta có : Pf = ( Z1 + Z2 ).f = f.G.cosα (3. 59) Khi đường nằm ngang cosα... f.G.cosα = f.G (3. 60) Mơmen cản lăn Mf : Mf = Mf1 + Mf2 = Z1.f.rd + Z2.f.rd = G.f.rd.cosα (3. 61) Xe chuyển động trên đường ngang : Mf = Pf.rd = G.f.rd (3. 62) Lực cản lên dốc Pi : Pi = G.sinα (3. 63) Độ dốc tính bằng góc α hoặc i : i = tgα Nếu α < 5o thì i = tgα = sinα, ta có : Pi = G.sinα = G.i (3. 64) Lực cản tổng cộng của mặt đường Pψ : P ψ = P f ± P i = G(f cos α ± sin α) ≈ G( f ± i ) (3. 65) Hệ số cản... = Gb (3. 44)  X b 2 + Y b 2  max  = Gb (3. 43) ϕx ϕx 1 1 0,7 0,7 2 2 0,6 0,6 0 40 20 p (N/cm2) ϕx 6 4 Zb (kN) 0,8 1 0,6 0,6 0,4 0,4 0 2 ϕx 0,8 0,2 0 2 10 0,2 20 30 40 50 v (m/s) 0 20 40 60 80 Hình 3. 9 : Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám 100 λ(%) Lực bám : Lực kéo tiếp tuyến cực đại phát sinh theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường : P k max = ϕ x G b (3. 45) Zb là phản lực thẳng đứng... lên bánh xe : Zb = Gb (3. 46) Lực bám dọc : P ϕx = ϕx Z b (3. 47) Để bánh xe chủ động khơng trượt quay ta có : P k max ≤  P ϕx (3. 48) Bánh xe khơng bị trượt lết khi phanh : P p max ≤  P ϕx (3. 49) Lực bám ngang Pφy : P ϕy =  ϕy Z b (3. 50) Để bánh xe khơng bị trượt ngang thì : Y b max ≤  P ϕy (3. 51) Lực bám tổng qt Pφt : P ϕ t =  ϕtq Z b (3. 52) Để bánh xe khơng bị trượt theo hướng của vectơ hợp lực Q :... lăn có trượt lết : x Hình 3. 3 : Lăn có trượt lết Ta có quan hệ sau : v = v o + v δ =  ωb r b + v δ =  ωb r l (3. 28) Do đó : v δ = v − v o =  ωb r l −  ωb r b  > 0 (3. 29) Theo (3. 21) hệ số trượt khi phanh được tính : v δ p = −  δ v v −v r b = o = −1 v rl Do vδ > 0 nên δp < 0 (3. 30) Ở trạng thái trượt lết hồn tồn ( bánh xe bị hãm cứng khơng quay, xe và bánh xe vẫn chuyển động tịnh tiến ) ta có : v v ... Ý nghĩa sử dụng : 3. 3.2.2 .3 Mức độ sử dụng cơng suất động : YN = Nψ + Nω Nk = Nψ + Nω Ne η (3. 1 13) 3. 3.2 .3 Đặc tính động lực học tơ : 3. 3.2 .3. 1 Khái niệm đặc tính động lực học tơ : P k − Pω ... k A2 b1 Hình 3. 10 : Sơ đồ minh họa lăn bánh xe đàn hồi 3. 3 CƠ HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ơ TƠ : 3. 3.1 Các lực tác dụng lên tơ chuyển động tổng qt Lực riêng cơng suất tương ứng : 3. 3.1.1 Các lực... động Ta có : X = Px , Z = Gb X = Pf (3. 31) Pf = f.Z (3. 32) Phương trình cân tâm bánh xe : Z.a = Pf.rd = f.Z.rd = Mf Từ hình 3. 4 ta rút quan hệ : tgα = a / rd = P f / Z = f (3. 34) (3. 33) 3. 2 .3. 2