Động lực học tổng quát của ô tô

CHƯƠNG 2

Type your text


2.1. Khái niệm về các loại bán kính bánh xe – ký hiệu lốp
2.1.1. Ký hiệu lốp

?1. Được ghi ở đâu?
?2. Ghi ký hiệu lốp để làm gì?
?2. Các thơng số cơ bản của lốp là gì?


2.1.1. Ký hiệu lốp
Các thơng số kích thước cơ bản của lốp
(sử dụng trong tính tốn động lực học).

B

Chiều rộng lốp: B

H
Chiều cao lốp: H
Đường kính trong: d

d

Đường kính ngồi: D

→ Ký hiệu lốp phải thể hiện được các thông số kích thước cơ bản
của lốp (và các thơng số kỹ thuật khác).

D


2.1.1. Ký hiệu lốp
a. Ghi theo tiêu chuẩn của Nga
Lốp có áp suất thấp (0,08 – 0,5 MN/m2): B – d
Ví dụ: 9 – 20:
Chiều rộng lốp B = 9 inch = 9.25,4 = 228.6 mm
Chiều cao lốp H = B = 228.6 mm
Đường kính trong: d = 20 inch = 508 mm
Đường kính ngồi: D = d + 2H
Ví dụ: 260 – 20.

Lốp có áp suất cao (0,5 – 0,7 MN/m2): D×B hoặc D×H


Ghi theo tiêu chuẩn châu Âu

Chiều rộng?
Chiều cao?
Đường kính trong?
Đường kính ngồi?
Các thơng số khác?


2.1.2. Các loại bán kính bánh xe

?1. Bánh xe ở trạng thái tự do (chưa lắp lên xe hoặc xe
chưa chịu tải) có hình gì?

?2. Bánh xe đã lắp trên xe, xe chưa chuyển động (có
chịu tải) có cịn là hình trịn khơng? Tại sao?
?3. Trong q trình ơ tơ chuyển động trên đường, hình
dạng của bánh xe có thay đổi khơng? Tại sao?

?4. Hãy lấy ví dụ về các trường hợp:
1. Bánh xe quay nhưng xe không chuyển động;
2. Bánh xe không quay nhưng xe chuyển động.


2.1.2. Các loại bán kính bánh xe
a. Bán kính thiết kế (bán kính tự do) r0
Là bán kính được xác định theo kích thước tiêu chuẩn. Bán kính
này được tính theo ký hiệu lốp.
? Bán kính thiết kế là bán kính của lốp xe ở trạng thái nào?

b. Bán kính tĩnh rt
Là khoảng cách từ tâm trục bánh xe tới mặt phẳng đường khi
bánh xe đứng yên và chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng.

Gb

? Bán kính tĩnh có thay đổi trong q
trình sử dụng ơ tơ khơng? Cho ví dụ.

rt


2.1.2. Các loại bán kính bánh xe
c. Bán kính động lực học rđ

Là khoảng cách từ tâm trục bánh xe tới mặt phẳng đường khi
bánh xe chuyển động.

w
v

Gb
rđ

? Bán kính động lực có thay đổi trong
q trình sử dụng ơ tơ khơng? Cho ví
dụ.

d. Bán kính lăn (bán kính động học) rl
Là bán kính của bánh xe giả định có
cùng vận tốc góc, vận tốc dài với bánh
xe thực tế; bánh xe giả định này không
bị biến dạng, không bị trượt quay,
không bị trượt lết.

w

Gb

rl =

v

v

w


2.1.2. Các loại bán kính bánh xe
? Bán kính lăn có thay đổi trong q trình sử dụng ơ tơ khơng?
Thay đổi trong khoảng nào? Cho ví dụ.
? Khi tính tốn về động học của ơ tơ thì sử dụng bán kính nào? Khi
tính tốn về động lực học thì sử dụng bán kính nào? Các bán kính
này có bằng nhau khơng?

e. Bán kính làm việc trung bình (bán kính tính tốn) rb

rb = l .r0
l : Hệ số kể đến sự biến dạng chiều cao của lốp.
Với lốp áp suất thấp: l = 0,930 – 0,935
Với lốp áp suất cao: l = 0,945 – 0,950
? Tính bán kính làm việc trung bình của lốp 40×20


2.2. Động lực học bánh xe bị động
? Lực nào gây ra chuyển động của bánh xe chủ động?
? Lực nào gây ra chuyển động của bánh xe bị động?
Các lực tác dụng lên BXBĐ:

Tải trọng tác dụng lên bánh xe: Gb
Lực đẩy từ khung xe: Px
Hợp lực của phản lực pháp tuyến từ mặt đường: Z1
Hợp lực của phản lực tiếp tuyến từ mặt đường: Pf1
Lực tác dụng theo phương ngang: Py
Hợp lực của phản lực tiếp tuyến (ngang)từ mặt đường: Y

Mô men ma sát trong các ổ trục, mơ men qn tính


2.2. Động lực học bánh xe bị động
2.2.1. Bánh xe đàn hồi lăn trên đường cứng

v

w

Bánh xe biến dạng, mặt đường khơng
biến dạng.

Gb
Px

Z1
Pf

rđ
al

Các phần tử lốp phía trước đi vào vùng
tiếp xúc → Bị nén lại.
Các phần tử lốp phía sau đi ra khỏi vùng
tiếp xúc → Phục hồi trạng thái ban đầu.

→ Xuất hiện ma sát giữa các phần tử lốp, giữa lốp với mặt đường →
lực cản chuyển động.
Lốp không đàn hồi lý tưởng → năng lượng tiêu hao cho biến dạng

không được trả lại sau khi phục hồi → nhiệt năng toả ra môi trường.


2.2. Động lực học bánh xe bị động
2.2.1. Bánh xe đàn hồi lăn trên đường cứng
Năng lượng tiêu hao để nén các phần tử
lốp phía trước trong vùng tiếp xúc: SOAC
Năng lượng được trả lại khi lốp đàn hồi
trở lại trạng thái ban đầu: SBAC

Năng lượng tiêu hao do nội ma sát của
lốp, ma sát của lốp với mặt đường: SOAB
→ Phản lực pháp tuyến tác dụng lên phần lốp phía trước trong vùng
tiếp xúc lớn hơn phản lực tác dụng lên phần lốp phía sau.
→ Hợp lực của các phản lực pháp tuyến (Z1) bị lệch về phía trước
một khoảng a1 so với đường thẳng đứng đi qua trục bánh xe.


2.2. Động lực học bánh xe bị động
2.2.1. Bánh xe đàn hồi lăn trên đường cứng

v

Cơng thức tính lực cản lăn:

w

Gb
Px

Z1

Viết phương trình tổng hình chiếu các lực
lên phương vng góc với mặt đường
=> Z1 = ?

rđ Viết phương trình tổng mô men đối với
trục bánh xe?

Pf1

Pf 1 =

al
Ký hiệu 𝑓

=

𝑎𝑙
gọi là hệ số cản lăn→ Pf1 = ?
𝑟đ

Mô men cản lăn: Mf1 = Pf1.rđ

.


2.2. Động lực học bánh xe bị động
2.2.2. Bánh xe cứng lăn trên mặt đường mềm
Bánh xe không biến dạng, mặt đường biến

dạng.
Phản lực pháp tuyến riêng phần phân bố
lệch về phía trước.
Nguyên nhân nào gây tổn thất năng lượng?

Xác định chiều sâu của vết bánh xe trên hình vẽ?
Tương tự trường hợp trước, hãy viết cơng thức tính lực cản lăn, hệ
số cản lăn, mô men cản lăn?


2.2. Động lực học bánh xe bị động
2.2.3. Bánh xe đàn hồi lăn trên đường biến dạng
Cả bánh xe và mặt đường đều biến dạng
Độ biến dạng của lốp như thế nào so với
trường hợp “ 1 ”?
Độ biến dạng của đường như thế nào so
với trường hợp “ 2 ”?
Lốp xe hay mặt đường biến dạng nhiều
hơn?

Tương tự trường hợp trước, hãy viết cơng thức tính lực cản lăn, hệ
số cản lăn, mô men cản lăn?


2.2. Động lực học bánh xe bị động
Sơ đồ các lực, mô men tác dụng lên bánh xe bị động

v

w

Trong sơ đồ tính tốn, coi bánh xe tiếp
xúc với mặt đường tại một điểm.

Gb

Px
Mf1

rb

Bán kính bánh xe là bán kinh làm việc
trung bình rb.
Phản lực pháp tuyến Z1 đặt tại điểm tiếp
xúc.

Thêm vào mơ men cản lăn Mf1 có chiều
ngược với chiều quay của bánh xe.

Pf1
Z1
Các cơng thức tính lực
cản lăn, mô men cản lăn:

Lực cản lăn: Pf1 = f.Z1
Mô men cản lăn: Mf1 = Pf1.rb


2.3. Động lực học bánh xe chủ động
Sơ đồ các lực, mô men tác dụng lên bánh xe chủ động

w
v

Các trường hợp tương tự như với bánh
xe bị động.

Gb

Mk

Px
Mf2

Lực kéo tiếp tuyến Pk là lực gây ra
chuyển động.

rb

Lực đẩy từ khung xe Px là lực cản trở
chuyển động.

Pf2

Các lực khác tương tự như với bánh xe
bị động.

Pk
Z2
Các cơng thức tính lực

cản lăn, mô men cản lăn:

Lực cản lăn: Pf2 = f.Z2
Mô men cản lăn: Mf2 = Pf2.rb


2.4. Hệ số cản lăn và các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn
2.4.1. Khái niệm về hệ số cản lăn

Hệ số cản lăn

a
f =
rd

a?
rđ?

Là hệ số đặc trưng cho mức độ biến dạng ở vùng tiếp xúc giữa bánh
xe với mặt đường → Các yếu tố làm thay đổi mức độ biến dạng của
vùng tiếp xúc đều ảnh hưởng đến hệ số cản lăn.
2.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn

1. Tính chất cơ lý, trạng thái của mặt đường. → Ảnh hưởng thế nào?

2. Tải trọng tác dụng lên bánh xe Gb. → Ảnh hưởng thế nào?
3. Vật liệu chế tạo lốp, áp suất trong của lốp. → Ảnh hưởng thế nào?

4. Mô men xoắn tác dụng lên BXCĐ. → Ảnh hưởng thế nào?
5. Các yếu tố gây ra biến dạng bên của bánh xe. → Ảnh hưởng thế nào?

2.4. Hệ số cản lăn và các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn
2.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn

6. Vận tốc của xe
Khi vận tốc chưa vượt quá 80 km/h (≤ 22,2 m/s) → hệ số cản lăn
gần như không thay đổi f1 = f2 = f = f0.
Khi vận tốc vượt quá 80 km/h ( >22,2 m/s) → hệ số cản lăn tăng
theo hàm bậc hai đối với vận tốc:

v2
f = f 0 (1 +
)
1500
f0: Hệ số cản lăn
khi vận tốc của ô
tô v ≤ 22,2 m/s


2.5. Phản lực thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng dọc
2.5.1. Trường hợp chuyển động tổng quát của ô tô

Pw

v

hw

1. Chuyển động trên đường dốc

2. Chuyển động khơng đều
3. Kéo mc

j
Mf1

Pj

B
Z1

Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô
trong mặt phẳng dọc

C

hg

Pf1

Gcosa

Mf2

Mk

a
L

G

Pk

b

Z2

Pm

A

Pf2

a

hm


2.5. Phản lực thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng dọc
2.5.1. Trường hợp chuyển động tổng qt của ơ tơ

Pw

v

hw

Viết phương trình tổng hình chiếu của các lực
lên phương vng góc với mặt phẳng đường?
Viết cơng thức tính tổng mơ men cản lăn?

j
Mf1

Pj

B
Z1

Viết phương trình tổng mơ men của
các lực đối với điểm A, điểm B?

C

hg

Pf1

Gcosa

Mf2

Mk

a
L

G

Pk

b

Z2

Pm

A

Pf2

Z1 = ?
Z2 = ?

a

hm


2.5. Phản lực thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng dọc

Z1 =
Z2 =

G cos a (b − frb ) − ( Pi + Pj + Pw )hg − Pm hm
L
G cos a (a + frb ) + ( Pi + Pj + Pw )hg + Pm hm
L

Các phản lực Z1, Z2 có thay đổi trong q trình chuyển động của ơ

tơ khơng? Cho ví dụ?
Tính tổng các phản lực pháp tuyến: Z1 + Z2 = ?. Tổng này có thay
đổi trong q trình chuyển động của ô tô không? Tại sao?


2.5. Phản lực thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng dọc

2.5.2. Khái niệm về hệ số phân bố tải trọng của ô tô

Trong quá trình chuyển động, các phản lực Z1, Z2 ln thay đổi
theo điều kiện làm việc của ô tô, nhưng tổng của chúng không đổi.
Hệ số phân bố tải trọng “mi” là tỉ số giữa phản lực pháp tuyến ở
cầu thứ “i” trên trọng lượng tồn bộ của ơ tơ.

Z1 
m1 =
G 

Z2 
m2 =
G 

m1: hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước

m2: hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau

Hệ số phân bố tải trọng có thay đổi trong q trình chuyển động
của ơ tơ khơng? Cho ví dụ?

2.5.2. Khái niệm về hệ số phân bố tải trọng của ô tô

a. Xe đứng yên tại chỗ trên đường bằng (m1T, m2T)
Trong công thức xác định Z1, Z2, hãy chỉ ra các thành phần bằng 0?

Z1T Gb b 
m1T =
=
= 
G GL L 

Z 2T Ga a 
m2T =
=
=
G
GL L 
m1T, m2T: hệ số phân bố tải trọng tĩnh lên các cầu xe trước
và sau.

Trình bày phương pháp xác định các hệ số phân bố tải trọng
tĩnh trong thực tế?


2.5.2. Khái niệm về hệ số phân bố tải trọng của ô tô

b. Xe chuyển động ổn định với vận tốc lớn trên đường bằng, khơng
kéo mc (m1k, m2k)
Trong cơng thức xác định Z1, Z2, hãy chỉ ra các thành phần bằng 0?

Gfrb + Pw hg 
Z1k Gb − (Gfrb + Pw hg )
m1k =
=
= m1T −

G
GL
GL

Gfrb + Pw hg 
Z 2 k Ga + (Gfrb + Pw hg )
m2 k =
=
= m2T +

G
GL
GL
m1k, m2k: hệ số phân bố tải trọng lên các cầu xe trước và
sau khi xe chuyển động tịnh tiến.
Sự phân bố tải trọng lên các cầu thay đổi như thế nào so với trường
hợp xe đứng yên tại chỗ trên đường bằng?
Giá trị nhỏ nhất, lớn nhất có thể của m1k, m2k là bao nhiêu?