Chương II LÝ THUYẾT CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ ppt

Chương II
LÝ THUYẾT CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ
I. Ngoại lực và momen ngoại lực tác dụng lên ô tô trong trường hợp chuyển động
thẳng.
1. Sơ đồ tổng quát chuyển động thẳng của ô tô.
Các giả thiết:
 Xe có các cầu chủ động, xe kéo moóc và moóc kéo bị động. Sự tác động
của moóc kéo lên ô tô thông qua lực cản kéo moóc.
 Bài toán phẳng; là hình chiếu đứng của xe. Hai bánh xe của một cầu coi
như là một bánh xe.
 Đường có lớp phủ đồng nhất.
 Biến dạng của đường và lốp được tính đến khi xác định
f
P
.

z
P
đi qua tâm trục bánh xe. Sự chuyển dời của lực
z
P
được tính đến
thông qua momen cản lăn
f
M
.
Sơ đồ tổng quát.
2. Các loại lực và momen ngoại lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động thẳng.
a. Lực cản dốc
i

P
.
G
=
sinG
α
+
cosG
α
Thành phần song song với mặt đường gây lên lưc cản gọi là lực cản dốc
i
P
=
sinG
α
. Khi xuống dốc
i
P
=
sinG
α
là loại lực nào?
Khi
α

≤

8
π
( rad), coi

cos
α

≈
1,
sin
α
=
tg
α

≈

B
H

≈

α
=
i
. Trong đó
i
là
độ dốc của đường.
b. Lực cản lăn kí hiệu
f
P
.
Lực cản lăn

f
P
của xe bằng
C
P
=
i
P
∑
. Như ta đã thấy, lực biển hiện cho sự
tổn hao năng lượng do sự biến dạng của lốp và đường. Ở từng bánh xe, hệ số cản lăn
f
=
k
a
r
là
khác nhau.
Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, ta coi
f
là hằng số với mọi bánh xe.
⇒
f
P
=
f
.
1
cosG
α

+
f
.
2
cosG
α
=
f
(
1
G
+
2
G
)
cos
α
=
f
G
cos
α
Trị số của đặc trưng cho chất lượng đường xá khá nhau, do đó đặc trưng cho sức
cản của đường. Lực cản tổng cộng của đường
P
ψ
:
P
ψ
=

f
P
+
i
P
=
f
G
cos
α
+
sinG
α
=
G
(
f
+
i
) =
G
ψ
.
ψ
= (
f
+
i
) là
hệ số cản tổng cộng của đường.

c. Lực cản moóc kéo
mk
P
.
'
mk
P
là lực kéo của ô tô tác dụng lên moóc kéo.
'
mk
P
=
mkx
P
+
mkz
P
=
'
mk
P
cos
γ
+
'
mk
P
sin
γ

⇒
bản chất giống
x
P
và
z
P
ở xe
kéo.
Phản lực từ moóc kéo tác dụng lên xe kéo ngược chiều với
'
mk
P
gọi là lực cản
moóc kéo
mk
P
.
d. Momen cản lăn
f
M
.
Vì dời về điểm đi qua tâm trục bánh xe trong vùng tiếp xúc của bánh xe _đường
nên xuất hiện momen cản lăn
f
M
với tâm trục bánh xe.
f
M
=

1f
M
+
2f
M
=
d
r
f
1
cosG
α
+
d
r
f
.
2
cosG
α
=
d
r
f
(
1
G
+
2
G

)
cos
α
=
d
r
f
G
cos
α
e. Lực cản không khí
P
ω
.
 Lực cản chính diện.
 Do ma sát giữa không khí _ vỏ ô tô, giữa các lớp không khí với nhau.
 Do tạo vùng chân không sau xe.
P
ω
=
kd
C
ρ
F
2
v
=
2
KFv
Trong đó:

kd
C
_ là hệ số cản khí động.
ρ
2
4
Ns
m
 
 
 
F_ diện tích cản chính diện (
2
m
)
K_ hệ số cản không khí.
Xe du lịch
K
= 0,15
÷
0,3
Xe buýt, thùng kín
K
= 0,3
÷
0,5
Xe tải
K
= 0,5
÷

0,7
f. Lực quán tính
j
P
.
Khi xe chuyển động không ổn định sinh ra lực quán tính ( không ổn định tịnh tiến,
không ổn định quay).
 Là lực cản khi xe tăng tốc.
 Là lực đẩy khi xe giảm tốc.

1j
P
_Do gia tốc khối lượng chuyển động tịnh tiến của ô tô.

2j
P
_Do gia tốc khống lượng vận động quay của động cơ(chủ yếu là
bánh đà).

3j
P
_Do gia tốc khối lượng vận động quay của hệ thống truyền lực.
1j
P
=
mJ
=
G
g
dv

dt
.
2j
P
=
e e tl tl
k
J i
r
ε η
=
e tl tl
k
J i
r
η
.
e
d
dt
ω
=
e tl tl
k
J i
r
η
.
k
d

dt
ω
tl
i
3j
P
=
1
. .
n
i tl
i tl
i
d
d i
J
dt r
ω
η
=
∑
+
1
1
. .
k
k
j
j
d

d
J
dt r
ω
=
∑
Với :
i
J
_momen quán tính khối lượng chuyển động quay của chi tiết thứ
i
trong hệ thống
truyền lực.
j
J
_momen quán tính khối lượng quay của bánh xe thứ
j
trong hệ thống truyền lực với
trục quay của nó.
j
P
=
1j
P
+
2j
P
+
3j
P

=
δ
G
g
dv
dt

Với 1 +
g
G
2
2
e tl tl
k
J i
r
η
+
g
G
2
2
1
.
n
tl
i tl
i
k
i

J
r
η
=
∑
+
2
1
1
.
k
j j
j
k
J J
r
=
∑
=
δ
 Khi cắt ly hợp
δ

≈
1.
 Cộng thức thực nghiệm:
δ
= 1 + 0,05(1 +
2
hi

i
)
d
b
G
G
. (
d
G
trọng lượng
toàn bộ của ô tô ứng với tải trọng định mức,
b
G
trọng lượng toàn bộ của
ô tô ứng với tải trọng bất kì.)
g. Trọng lượng của ô tô
G
.
G
=
a
G
+
t
G

a
G
=
0

G
+
nl
G
+
lxe
dn
G

t
G
là trọng lượng hàng hoá, hành khách.
3. Hệ số cản lăn và các phương pháp xác định chúng.
 Do biến dạng đường, lốp.
 Do tải trọng động làm tăng biến dạng.
Phương pháp xác định.
Cách 1: cho xe chuyển động ổn định rồi cắt động lực. Ta có :
f
P
.
S
=
2
2
mv
δ

⇒

f

P

⇒

f
=
f
P
G
Cách 2: cho xe chuyển động ổn định, lực kế chỉ giá trị xác định. Đó chính là
f
P
⇒

f
.
II. Phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên các bánh xe.
1. Đối với xe 2 cầu.
Dùng phương pháp một hình chiếu, cân bằng momen tại điểm tiếp xúc của bánh
xe với mặt đường đi qua tâm trục bánh xe, ta tính được phản lực thẳng góc
1z
P
tại cầu trước và
2z
P
tại cầu sau.
( )
1 2
1
cos 0

A z i j g f f
M P L P h P P h Gb M M
ω ω
α
= + + + − + + =
∑
1
cos ( ) ( sin )
b j g
z
G b fr G P P h
P
L
ω
α α
− − + +
=
2
cos ( ) ( sin )
b j g
z
G a fr G P P h
P
L
ω
α α
+ + + +
=
 Khi xe chuyển động đều:
1

( )
b g
z
G b fr P h
P
L
ω
− −
=
2
( )
b g
z
G a fr P h
P
L
ω
+ +
=
 Khi xe đứng yên trên đường bằng:
Xe đứng yên nên
P
ω
= 0, đường ngang
0
α
=
. Ta có:
1z
Gb

P
L
=
2z
Ga
P
L
=
Và kí hiệu
1
G
=
1z
Gb
P
L
=
;
2
G
=
2z
Ga
P
L
=
.
Để đánh giá sự tăng giảm của
1z
P

và
2z
P
trong quá trình hoạt động, người ta đưa
ra khái niệm hệ số phân bố lại tải trọng
λ
.
1
λ
=
1
1
z
P
G
2
λ
=
2
2
z
P
G
(nhấn mạnh tăng hoặc giảm ! không phải
1z
P
>
2z
P
, lớn , bé)

2. Với xe 3 cầu có treo giữa là hệ thống treo cân bằng.
Đưa về dạng xe 2 cầu rồi thực hiện như phần trên.
3. Phản lực pháp tuyến của ô tô nhiều cầu (không giảng).
Phải dùng thêm các phương trình đàn hồi của hệ thống treo
⇒
cần biết đặc tính
treo của xe nhiều cầu.
tz
C
=
z
P
f
∗
trong đó
f
∗
là hệ số biến dạng.
III. Nội lực và momen của nội lực.
Định nghĩa:
 Lực hoặc momen tác dụng tương hỗ giữa các chi tiết của cơ cấu trên xe.
Nội lực hoặc momen nội lực.
 Lực hoặc momen nội lực có ảnh hưởng lớn tới đến điều kiện chuyển
động của xe.
-
e
M
momen động cơ làm chuyển động các chi tiết. Công suất động
cơ
e

N
_ nguồn năng lượng.
- Lực cản, momen cản nội lực tiêu thụ
e
N

⇒
công suất của động cơ
dùng để khắc phục lực cản nội lực và lực cản ngoại lực.
1 Momen xoắn của động cơ.
e
M
được tạo ra ở trục khuỷu động cơ là kết quả của quá trình sinh công của
động cơ đốt trong. Mối liên hệ công suất, momen, số vòng quay trục khuỷu động cơ là:
e
M
.
e
ω
=
e
N
.
e
M
cân bằng với momen sinh ra nội lực cản (trong động cơ và trong hệ thống
truyền lực) và momen sinh ra bởi ngoại lực cản chuyển động.
Trị số của
e
M

phụ thuộc vào mức cung cấp nhiên liệu, số vòng quay trục khuỷu
động cơ.
Nhắc lại một số đường đặc tính ngoài, hệ số thích ứng momen
M
K
=
maxe
N
M
M
.
- đặc tính ngoài là gi?
- Hệ số thích ứng momen
M
K
= 1,2
÷
1,4 với máy xăng,
M
K
= 1,05
÷
1,15 với máy diesel
- Vùng tốc độ ổn định, không ổn định. Thực tế chỉ sử dụng trong
khoảng
M
n
÷

N

n
. Khoảng tốc độ từ
N
n

÷

max
N
n
ω
gây mài mòn lớn, tính
kinh tế nhiên liệu kém.
2. Tổn thất công suất trong thiết bị động lực.
Đường đặc tính ngoài của động cơ được xác định trên băng thử. Khi động cơ
làm việc trên ô tô, công suất động cơ giảm khoảng từ (5
÷
10)% so với trên băng thử.
3. Tổn thất trong hệ thống truyền lực.
e
N
của động cơ phát ra truyền đến các bánh xe chủ động thông qua hệ thống
truyền lực bị tổn thất một phần do:
 Ma sát trong hệ thống truyền lự (bánh răng, ổ lăn, ổ trượt,
trục trượt…
 Ma sát trong của dầu bôi trơn, của li hợp.
 Khi tính toán thường lấy
tl
η
làm chính (bảng 67_lý thuyết

ô tô)
tl
η
=
.100
k
e
N
N
⇒
k
N
=
e
N
tl
η
=
e
M
e
ω
tl
η
;
k
M
=
e
M

tl
i
tl
η
IV. Phương trình động lực học chuyển động thẳng của ô tô (quan trọng).
- Phương trình lày thiết lập mối quan hệ giữa các nội ngoại lực tác dụng lên ô tô
trong trường hợp chuyển động thẳng.
- Phương trình cho phép xác định các thông số khi cho biết trước các thông số
khác.
1. Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo.
a. Phương trình:
k
P
=
f
P

±

i
P
+
P
ω

±

j
P
+

mk
P
Ta gọi
P
ψ
là lực cản tổng cộng của mặt đường, ta có
P
ψ
=
f
P

±

i
P
thì
⇒

k
P
=
P
ψ
+
P
ω

±

j
P
+
mk
P
.
Trong đó:
o
f
P
=
cosGf
α
o
i
P
=
sinG
α
o
P
ω
=
2
KFv
o
j
P
=
G

j
g
δ
o
mk
P
⇒
2
cos sin
e t
mk
b
M i
G
Gf G KFv j P
r g
η
α α δ
= ± + ± +
.
 Khi kéo moóc
⇒

mk
P
= 0.
 Khi
v
< 100 km/h
⇒

P
ω
= 0.
 Khi
α
= 0
⇒

i
P
= 0.
 Khi chuyển động ổn định,
dv
dt
=
j
= 0
⇒

j
P
= 0.
b. Đồ thị p_v:
Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô có thể biểu diễn bằng đồ thị. Xây dựng đồ thị
trên mối quan hệ giữa lực kéo phát ra tại các bánh xe chủ động
k
P
và các lực cản chuyển động
phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô.

Trên trục tung đặt các giá trị của lực kéo tiếp tuyến ứng với các số truyền khác nhau
của hộp số (
kI
P
,
kII
P
,
kIII
P
, …). Trục hoành đặt các giá trị của vận tốc của ô tô hoặc số vòng quay
của trục khuỷu động cơ
e
n
.
Dạng đường cong của lực kéo tiếp tuyến
k
P
giống như dạng của đường cong của
mômen xoắn động cơ
e
M
bởi mối quan hệ giữa
k
P
và
e
M
là:
e tln t

kn
k
M i
P
r
η
=
Ứng với mỗi trị số của
e
M
ta có được một giá trị
k
P
. Ứng với các
tl
i
khác nhau, ta có
các đường cong khác nhau.
Nhận xét:
Khoảng tung độ nằm giữa đường cong
k
P
và đường cong lực cản tộng cộng
P
ω
+
P
ψ
là lực kéo dư
d

P
dùng để làm gì? (tăng tốc hoặc để leo dốc khi độ dốc tăng lên.)
Đường cong lực kéo tiếp tuyến
k
P
và đường cong lực cản tổng cộng
P
ω
+
P
ψ
cắt nhau
tại điểm A. Chiếu điểm A xuống trục hoành ta thu được vận tốc lớn nhất của ô tô
max
v
= const
trên loại đường đã cho. Vì sao
max
v
= const ?
2. Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất.
a. Phương trình:
e
N
phát ra sau khi tổn hao trong hệ thống truyền lực, phần vận hành,
còn lại dùng để khắc phực các lực cản (ngoại lực).
e f i j t mk
N N N N N N N
ω
= + ± ± + +

⇔
k e t f i j mk
N N N N N N N N
ω
= − = + ± ± +
(
∗
)
k e t e t
N N N N
η
= − =
Khai triển phương trình (
∗
) khi xe tăng tốc, lên dốc, không kéo moóc.
Ta có :

f
N
=
cosGfv
α
.

N
ω
=
3
KFv
.


i
N
=
sinGv
α
. Gọi
N
ψ
là công suất cản tổng cộng của mặt đường.
f i
N N N
ψ
= ±

j
N
=
G
vj
g
δ
Vậy phương trình cân cằng công suất là:
3
cos sin
e t k
G
N N Gfv KFv Gv vj
g
η α α δ

= = + ± ±
b. Đồ thị:
Phương trình cân bằng công suất biểu diễn dưới dạng đồ thị được gọi là đồ thị cân bằng
công suất.
Ở vận tốc
1
v
ô tô vẫn còn công suất dự trữ dùng để tăng tốc hoặc leo dốc.
Giao điểm A giữa đường cong công suất phát ra ở bánh xe chủ động
k
N
và đường cong
công suất cẩn tổng cộng chiếu xuống trục hoành ta được vận tốc lớn nhất
max
v
=
2
v
trên loại
đường ấy. Lúc đó công suất dư không còn, xe không còn khả năng leo dốc hay tăng tốc nữa.
V. Hiện tượng tuần hoàn công suất.
Hiện tượng:
 Bánh xe của một cầu hoặc nhiều cầu có liên kết khóa với nhau (giữa các
bánh xe trên một cầu không có vi sai). Do đó có
k
ω
như nhau.
 Trong một điều kiện náo đó, các bánh xe của ô tô có xu hướng chuyển
động với các vận tốc tịnh tiến khác nhau. Mối liên kết khoá sẽ cản trở
chuyển động này. Ví dụ như chạy trên đường không bằng phẳng, chạy

trên đường bằng nhưng các bánh xe cầu trước và sau biến dạng khác
nhau
⇒
bán kính lăn khác nhau.
Quá trình lăn như trên sẽ gây nên sự chuyển dời tương đối vết tiếp xúc giữa bánh xe và
đường (trượt lết hoặc trượt quay).
Tác hại của trượt lết hoặc trượt quay là:
 Mài mòn lốp và các chi tiết của hệ thống truyền lực.
 Gây tải trọng phụ.
 Tổn hao công suất.
Khảo sát vấn đề này chính là khảo sát hiện tượng tuần hoàn công suất.
1 Quan hệ vận tốc giữa các bánh xe của ô tô.
Nhắc lại về bán kính lăn.
Tính chất chuyển động của bánh xe quyết định bởi mối quan hệ giữa
k
v
và
k
ω
,
l
r
.
Nếu :
k
v
=
k
ω
l

r
thì bánh xe lăn đều (lăn hoàn toàn) không trượt lết, không trượt
quay.
Nếu
k
v
>
k
ω
l
r
thì có trượt lết. Khi
k
ω
= 0 thì trượt lết hoàn toàn.
Nếu
k
v
<
k
ω
l
r
thì có trượt quay, khi
k
v
= 0 thì trượt quay hoàn toàn.
Để tiện lợi cho việc khảo sát, ta đưa ra khái niệm về vận tốc chuyển động tương
đối giữa bánh xe với mặt đường. Gọi
s

v
là vận tốc trượt. Ta có
k
v
=
k
ω
l
r
+
s
v
hay
s
v
=
k
v
-
k
ω
l
r
.
s
v
có chiều dương khi cùng chiều chuyển động của xe.
Ứng với các trường hợp khác nhau,
s
v

có các giá trị khác nhau:

s
v
= 0_bánh xe lăn hoàn toàn (
k
v
=
k
ω
l
r
).

s
v
> 0_bánh xe có trượt lết (
k
v
>
k
ω
l
r
).

s
v
=
k

v
_bánh xe trượt lết hoàn toàn (
k
ω
= 0)

s
v
< 0_bánh xe trượt lăn có trượt quay (
k
v
<
k
ω
l
r
)

s
v
=
−

k
ω
l
r
_bánh xe trượt quay hoàn toàn (
k
v

= 0).
Với xe 2 cầu chủ động mà giữa chúng không có vi sai (liên kết cứng) thì
k
ω
của
cầu trước và cầu sau luôn bằng nhau. Đồng thời do khoảng cách giữa các cầu không đổi nên vận
tốc thẳng của các bánh xe cũng như nhau. Nếu ta kí hiệu chỉ số 1 cho cầu trước, chỉ số 2 cho cầu
sau, ta có:
k
ω
.
1l
r
+
1s
v
=
k
ω
.
2l
r
+
2s
v
⇔
2s
v

−

1s
v
=
k
ω
(
1l
r

−

2l
r
) (
∗
)
Từ (
∗
) ta có thể khẳng định rằng: khi
2s
v
≠
1s
v

⇒
luôn có sự chuyển dời vết
tiếp xúc giữa lốp của cả hai cầu hoặc của một cầu với đường vì
2s

v

−

1s
v
≠
0.
Ví dụ : khi
1l
r
>
2l
r

⇒

2s
v
>
1s
v
.
 Nếu bánh xe có bán kính lớn lăn hoàn toàn (
1l
r
) thì bánh
xe có bán kính nhỏ (
2l
r

) sẽ phải trượt lết (1 khả năng).
 Nếu bánh xe có bán kính lớn (
1l
r
) trượt quay thì bánh xe
có bán kính nhỏ (
2l
r
) trượt lết (
2s
v
>0) hoặc lăn hoàn toàn (
2s
v
= 0), hoặc
trượt quay (
2s
v
< 0)( 3 khả năng).

Nhận xét:
 Sự trượt quay của bánh xe có bán kính nhỏ sẽ
không bao giờ xảy ra khi bánh xe có bán kính lớn lăn hoàn toàn hoặc trượt lết.
 Sự trượt lết của bánh xe có bánh kính lớn xe
không bao giờ xảy ra khi bánh xe có bán kính nhỏ trượt quay hoặc trượt lết hoàn toàn.
2. Quan hệ về lực giữa các bánh xe của ô tô.
Khảo sát xe chuyển động những vẫn trong trường hợp
1l
r
>

2l
r
.
C
P
=
bi
P
∑
_ tổng lực cản của các bánh xe nhưng không kể lực cản lăn.
1k
P
,
2k
P
_ phản lực tiếp tuyến của đường.
1z
P
,
2z
P
_ phản lực pháp tuyến của đường.
Chiếu các lực lên hương Ox (phương ngang):
bi
P
∑
=
1k
P
+

2k
P
(1);
1
ϕ
=
2
ϕ
Trị số lớn nhất của các phản lực tiếp tuyến là:
1maxk
P
=
ϕ
1z
P
;
2maxk
P
=
ϕ
2z
P
(2)
( )
c
max
P
=
ϕ
1z

P
+
ϕ
2z
P
=
ϕ
(
1z
P
+
2z
P
) (3)
Ở điều kiện chuyển động thực tế, tổng lực cản của các bánh xe có thể nhỏ hơn lực cản
lớn nhất xác định theo công thức (3).
1k
P
+
2k
P
<
ϕ
(
1z
P
+
2z
P
)

Phản lực tiếp tuyến
1k
P
,
2k
P
trên các bánh xe không thể động thời nhỏ hơn trị số lớn
nhất xác định theo công thức (2). Vì khi
1l
r

≠

2l
r
thì nhất thiết sẽ xảy ra sự trượt ở các bánh xe.
a. Khảo sát các lực tác dụng lên xe trong hình 2, bánh xe cầu trước lăn hoàn
toàn
⇒
bánh xe cầu sau trượt lết. Từ sơ đồ hình 2 ta có:
0 <
1k
P
<
ϕ
1z
P
;
C
P

+
2k
P
=
1k
P
mà 0 <
1k
P
<
ϕ
1z
P
⇒
0 <
C
P
+
ϕ
2z
P
<
ϕ
1z
P
⇒

ϕ
2z
P

<
C
P
<
ϕ
(
1z
P
+
2z
P
). Vì bánh sau trượt lết nên
2k
P
=
ϕ
,và có hướng
chuyển động của xe.
b. Khi lực cản chuyển động
C
P
tăng,
1k
P
cũng tăng. Khi
1k
P
=
ϕ
1z

P

⇒
các
bánh xe cầu trướt bắt đầu trượt quay. Lúc này :
C
P
+
2k
P
=
1k
P
mà
2k
P
=
ϕ
2z
P
,
1k
P
=
ϕ
1z
P

⇒

C
P
=
ϕ
(
1z
P

−

2z
P
)
c. Tiếp tục tăng
C
P
hiện tượng trượt lết của các bánh xe cầu sau giảm rồi
triệt tiêu (khi triệt tiêu
2k
P
từ <0 đến = 0 rồi > 0) trong khi cầu trướt có trượt quay. Từ hình 3,
C
P
thay đổi trong giới hạn từ:
C
P
+
2k
P
=

1k
P
trong đó
1k
P
=
ϕ
1z
P
, 0 <
2k
P
<
ϕ
2z
P
ϕ
(
1z
P

−

2z
P
) <
C
P
<
ϕ

1z
P
khi
2k
P
= 0 thì
C
P
=
ϕ
1z
P
.
Từ hình 1 – 2 ta có nhận xét rằng:
2k
P
=
ϕ
2z
P
, ít lết hơn thì 0 <
2k
P
<
ϕ
2z
P
nhưng vẫn có chiều ngược với
1z
P

.
Khảo sát cụ thể:
Trường hợp này
2k
P
có hướng ngược chiều chuyển động.
2k
P
r
= (
1k
P
r
-
C
P
r
) =
ϕ
1z
P
-
C
P
.
Momen tạo bởi lực này (sẽ cùng chiều với momen truyền từ động cơ xướng bánh
xe cầu sau) sẽ tác dụng lên các cụm của hệ thống truyền lực giữa hai cầu.
Ví dụ :
Truyền động các đăng cầu sau chủ động
⇒

hộp số phân phối phải chịu momen :
2
M
=
1 2
02
0
( )
z C d
P P r
i
ϕ
η
−
.
2
M
cộng với momen của động cơ momen cho ra momen của hspp.
Nếu hspp có sơ đồ liên kết cứng thì truyền động các đăng ra cầu trước chịu momen
'
1
M
:
'
1
M
=
1
M
+

2
M
=
1 2
1 02
0
( )
z C d
p
P P r
M
i
ϕ
η η
 
−
+
 
 
tải bổ xung tác dụng lên httl là đáng kể.
Khi
C
P
có thể tải trọng phụ có giá trị lớn hơn từ động cơ truyền xuống tác dụng lên các cụm chi
tiết của hệ thống truyền lực.
 Tăng mài mòn.
 Tổn thất cơ khí ở các cụm.
 Mòn lốp (bánh xe có bán kính lớn bị trượt quay).
 Tổn thất công suất và tăng tiêu hao nhiên liệu.
d.

C
P
tiếp tục tăng thì
2k
P
vượt qua giới hạn 0 và hướng theo chiệu chuyển
động(hình 5). Giới hạn lực cản chuyển động trong trường hợp này như sau:
ϕ
1z
P
<
C
P
<
ϕ
(
1z
P
+
2z
P
).
Trị số lớn nhất của lực cản chuyển động được xác định khi bánh xe có bán kính
nhỏ
2l
r
bắt đầu trượt quay. Khi đó :
e.
C
P

=
( )
c
max
P
=
ϕ
(
1z
P
+
2z
P
).
Tuỳ thuộc vào sự biến đổi của lực cản chuyển động các trường hợp khảo sát trên
ứng với
1l
r
>
2l
r
(xe 4
×
4 liên kết cứng giữa hai cầu) được tóm tắt trong bảng (
∗
). Trường hợp
cũng có kết luận tương tự.
Thông thường tổng các phản lực háp tuyến tác dụng lên cầu trước nhỏ hơn cầu
sau, nghĩa là
1z

P
<
2z
P
nên khi phân tích các biệu thức trên cho ta kết luận như sau:
 Khi
1l
r
>
2l
r
thì trường hợp a và trường hợp b chỉ xảy ra khi
C
P
có giá
trị âm. Nghĩa là trên bánh xe có tác dụng một ngoại lực cùng chiều
chuyển động với nó( ví dụ như xe bị kéo). Nếu
1z
P
>
2z
P
thì trường hợp
b chỉ xảy ra khi
C
P
có giá trị dương(đẩy từ phía sau).
 Trường hợp c xảy ra khi có
C
P

giá trị dương hoặc âm.
 Xe 2 cầu với 2 cầu chủ động khi
1l
r
>
2l
r
thường chỉ chuyển động với
các chế độ ứng với trường hợp c, d và e. Nghĩa là các bánh xe cầu sau
lăn còn các bánh xe cầu trướt (có bán kính lớn) trượt quay. Khi đó phản
lực pháp tuyến của các bánh xe cầu trướt là
1k
P
=
ϕ
1z
P
, cầu sau là
2k
P
hụ thuộc vào lực cản chuyển động
C
P
và biến đổi từ
2k
P
<
ϕ
2z
P

đến
2k
P
>
ϕ
2z
P
.
3. Phương trình cân bằng công suất của ô tô khi có công suất tuần hoàn.
Nếu các bánh xe cầu sau lăn hoàn toàn thì vận tốc của ô tô bằng vận tốc tịnh tiến
của xe đó:
v
=
2
v
=
2
ω
2l
r
.
Vận tốc của bánh xe cầu trước là
1
v
=
1
ω
1l
r
.

Vận tốc trượt quay cảu các bánh xe cầu trước:
1s
v
=
1
v
-
2
v
=
ω
(
1l
r
-
2l
r
) =
ω
2
2
l
l
r
r
(
1l
r
-
2l

r
) =
2
v

1 2
2
l l
l
r r
r
−
Phương trình cân bằng công suất có dạng:
e
N
=
k
N
+
t
N
+
tquay
N
Trong đó
tquay
N
=
1k
P

1s
v
=
ϕ
1z
P
1s
v
là công suất tổn hao làm trượt bánh xe
cầu trước chủ động.
Công suất
k
N
khắc phục lực cản chuyển động.
Công suất
t
N
tổn hao trong hệ thống truyền lực.
t
N
gồm:
 Công suất mất mát trong truyền lực chính, cầu trước
01
N
,
cầu sau
02
N
.
 Công suất mất mát trong hộp số phân hối

p
N
.
 Công suất mất mát trong hộp số chính
h
N
.
Để xác định các tổn thất ta
t
N
,
tquay
N
cần tính các công suất truyền qua các cụm
trên.
Công suất truyền đến bánh xe cầu sau:
2
N
= (
ϕ
1z
P
-
C
P
)
2
v
=
02

N
+
'
2
N
.
Công suất mất mát trong truyền lực chính cầu sau:
02
N
= (1 -
02
η
).(
ϕ
1z
P
-
C
P
)
2
v
.
Công suất truyền từ truyền lực chính cầu sau
⇒
hộp số phân phối:
'
2
N
= (

ϕ
1z
P
-
C
P
)
2
v
.
02
η
Công suất mất mát trong truyền lực chính:
h
N
= (1 -
h
η
)
e
N
.
Công suất truyền từ hộp số chính đến hộp số phụ:
'
e
N
=
e
N
h

η
.
Công suất chính truyền từ hộp số phụ đến truyền lực chính cầu trước :
1
N
= (
'
e
N
+
'
2
N
).
p
η
Công suất mất mát trong hộp số phụ bằng:
p
N
= (1 -
p
η
)(
'
e
N
+
'
2
N

) = (1 -
p
η
)
( )
1 2 02e h z C
N P P v
η ϕ η
 
+ −
 
Công suất mất mát trong truyền lực chính cầu trước :
01
N
= (1 -
01
η
)(
'
e
N
+
'
2
N
).
p
η
= (1 -
01

η
)
( )
1 2 02e h z C
N P P v
η ϕ η
 
+ −
 
.
p
η
⇒
công suất tổn thất trong các cơ cấu hệ thống truyền lực:
t
N
=
01
N
+
02
N
+
p
N
+
h
N
Thay các giá trị tương ứng ở trên ,ta sẽ có
t

N
:
t
N
= (
ϕ
1z
P
-
C
P
).( 1 -
01
η
02
η
p
η
)
2
v
+
e
N
( 1 -
01
η
p
η
h

η
).
Vậy ta có phương trình cân bằng công suất là:
e
N
=
C
P
2
v
+
ϕ
1z
P
1s
v
+ (1 -
01
η
02
η
p
η
).(
ϕ
1z
P
-
C
P

)
2
v
+
e
N
( 1 -
01
η
p
η
h
η
)
thay
1s
v
=
1
v
-
2
v
ta có :
e
N
01
η
p
η

h
η
=
ϕ
1z
P
1s
v
- (
ϕ
1z
P
-
C
P
)
2
v
01
η
02
η
p
η
( công suất vô ích
_v ich
N
= (
ϕ
1z

P
-
C
P
)
2
v
01
η
02
η
p
η
)
Nhận xét:
 Công suất động cơ truyền đến các bánh xe chủ động có kể
đến tổn thất cơ khí trong các cụm cơ cấu mà công suất truyền qua ở mỗi thời điểm cho trước (
e
N
01
η
p
η
h
η
) bằng công suất trên các bánh xe chủ động cầu trước (bánh xe quay trượt =
ϕ
1z
P
1s

v
)
trừ đi công suất được đưa từ các bánh xe cầu sau (bánh xe trượt lết) đến các bánh xe cầu trước
qua các cụm, cấu hệ thống truyền lực.
 Công suất truyền từ cầu sau đến các bánh xe cầu trước chỉ
làm tăng tải các cụm, cơ cấu hệ thống truyền lực.
 Công suất truyền từ bánh xe cầu sau đến các bánh xe cầu
trước làm tăng tải các cụm, cơ cấu hệ thống truyền lực mà không tham gia khắc phục lực cản
chuyển động. Công suất này được gọi là cộng suất vô ích
_v ich
N
.
 Từ các bánh xe cầu trước, công suất vô ích
_v ich
N
truyền
qua nền đường đến các bánh xe cầu sau và từ bánh xe cầu sau, công suất vô ích
_v ich
N
lại truyền
đến các bánh xe cầu trước.
 Như vậy việc tuần hoàn công suất này có kèm theo sự mất
mát một phần công suất truyền đến các cụm, cơ cấu của hệ thống truyền lực bố trí giữa hai cầu
chủ động. Ta thấy rằng, giá trị của công suất vô ích sẽ giảm khi lực cản chuyển động
C
P
tăng.
Trường hợp
C
P

=
ϕ
1z
P
thì công suất vô ích
_v ich
N
= 0.
Từ các nhận xét trên ta thấy rằng: gài cầu trước chỉ có lợi khi ô tô chuyển động
với lực cản lớn. Khi ô tô chuyển động trên đường tốt,
C
P
nhỏ, nếu vẫn gài cầu trước sẽ dẫn đến
tải trọng phụ tác dụng lên cụm hệ thống truyền lực động thời cũng sinh ra công suất tuần hoàn.
Với xe 3 cầu chủ động, giữa chúng không có vi sai giữa các cầu cũng có hiện tượng tương tự.