Nghiên cứu và mô phỏng động lực học quay vòng của xe ô tô nhiều cầu chủ động

vi

MC LC
Mc Trang
Quyết định giao đề tài i
Lý lịch cá nhân ii
Li cam đoan iii
Cm t iv
Mục lục vi
Danh sách các hình xi
Danh sách bng xiv
Chng I . TNG QUAN CA Đ TÀI 1
1.1. Giới thiệu 1
1.2. Mục tiêu của đề tài 2
1.3. Đối tợng nghiên cứu và giới hn của đề tài 2
1.4. Phơng pháp nghiên cứu 2
1.5. Các kết qu nghiên cứu 3
Chng II . C S LÝ THUYT 4
2.1. Lực và moment tác dụng lên bánh xe bị động 4
2.2. Lực và moment tác dụng lên bánh xe chủ động 5
vii

2.3. Quan hệ động học của bánh xe khi lăn 8
2.3.1. Bánh xe lăn không trợt 8
2.3.2 Bánh xe lăn có trợt quay 9
2.3.3. Bánh xe lăn có trợt lết 9
2.4. Đặc tính bám của xe nhiều cầu chủ động 10
2.4.1. Lực bám và hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đng 10
2.4.2. Các yếu tố nh hng đến hệ số bám và các giá trị của hệ số bám 12
2.4.3. Đặc tính trợt, các yếu tố nh hng đến trợt 15
2.4.4. Đặc tính hớng, các yếu tố nh hng đến hớng 17

2.5. Dòng công suất trên bánh xe chủ động 19
2.6. Phân phối công suất dùng vi sai 21
2.6.1. Nhiệm vụ của vi sai 22
2.6.2. Quan hệ Mô men phân phối trên cầu của xe ô tô 22
2.7. Phân phối công suất không có vi sai 24
2.8. Các quan hệ động học và mô men 25
Chng III . KHO SÁT ĐNG HC VÀ ĐNG LC HC QUAY VÒNG
CA Ô TÔ NHIU CU CH ĐNG 29
3.1. Hệ trục tọa độ kho sát. 29
viii

3.2. Động học quay vòng của ô tô 32
3.3. Xác định bán kính quay vòng nhỏ nhất
Và chiều rộng hành lang quay vòng 34
3.4. Sơ đ mô hình phẳng động lực học
Chuyển động quay vòng của ôtô nhiều cầu 36
3.5. Xây dựng phơng trình quay vòng
Tng quát của xe ô tô nhiều cầu chủ động 39
3.5.1. Phơng trình chuyển động khi
Quay vòng của ô tô một cầu chủ động 40
3.5.2. Phơng trình chuyển động khi
Quay vòng của ô tô hai cầu chủ động 41
3.5.3. Phơng trình chuyển động khi quay vòng của ô tô ba trục 42
Chng IV. CÁC YU T NH HNG TI ĐNG LC HC QUAY
VọNG CA XE NHIU CU CH ĐNG 44
4.1. Góc lệch hớng của bánh xe đàn hi 44
4.2. Lực tác dụng lên bánh xe khi quay vòng 45
4.3. nh hng của cầu chủ động tới tính chất quay vòng của ô tô 47
4.4. nh hng của hệ số bám  48
ix

4.5. nh hng của lực li tâm 50
4.6. n định chuyển động của ô tô khi quay vòng 52
4.6.1.n định chuyển động của ô tô hai cầu khi quay vòng 53
4.6.1.1. Trng hợp quay vòng trung tính 53
4.6.1.2 Trng hợp quay vòng thiếu 54
4.6.1.3 Trng hợp quay vòng thừa 55
4.6.1.4.n định chuyển động của ô tô ba trục khi quay vòng 56
4.7. n định ngang khi ô tô nhiều cầu quay vòng 58
4.8. n định ngang của ô tô khi có tính đến biến dng của
Bộ phận đàn hi hệ thống treo và biến dng của lốp ô tô. 61
Chng V: MỌ PHNG QU ĐO CHUYN ĐNG XE Ọ TỌ 64
5.1.Xây dựng chơng trình mô phỏng ô tô hai cầu chủ động 64
5.1.1 Phơng trình mô phỏng quỹ đo một vết của ô tô hai cầu chủ động 64
5.1.2. Thông số đầu vào ban đầu của ô tô đợc sử dụng đa vào
Phần mền matlap gii phơng trình vi phân 64
5.1.3.Quỹ đo chuyển động của ô tô đợc mô t bằng phần mền matlap 68
5.1.4. Quỹ đo chuyển động của ô tô khi thay đi vận tốc 70
5.1.5 Lực ngang Y và góc lệch hớng 71
x

5.1.6. Đ thị góc lệch hớng Anpha và Beta, Epselon 72
5.2. Phơng trình chuyển động khi quay vòng của ô tô ba trục 72
5.2.1. Thông số đầu vào ban đầu của ô tô đợc sử dụng đa vào
Phần mền matlap gii phơng trình vi phân 73
5.2.2. Quỹ đo chuyển động của ô tô ba trục 76
KT LUN VÀ KIN NGH 79
TÀI LIU THAM KHO 81
PH LC 82

xi

DANH MC HÌNH

Hình Trang
Hình 2.1: Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe bị động khi lăn 4
Hình 2.2: Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ động khi lăn 6
Hình 2.3 : Các trng thái chuyển động của bánh xe 7
Hình 2.4 : Bánh xe lăn không trợt 8
Hình 2.5: Bánh xe lăn có trợt quay 9
Hình 2.6: Bánh xe lăn có trợt lết 10
Hình 2.7.Các yếu tố nh hng đến hệ số bám 12
Hình 2.8: Đặc tính trợt toàn bộ của lực F
k
và X 16
Hình 2.9: Sự lăn của bánh xe đàn hi khi chịu tác dụng của lực ngang 17
Hình 2.10 : Góc lệch hớng của bánh xe khi chịu tác dụng của lực ngang 18
Hình 2.11 : Dòng công suất trên bánh xe chủ động 19
Hình 2.12 : Sơ đ truyền lực xe nhiều cầu chủ động 22
Hình 2.13 : Các sơ đ phân phối công suất không có vi sai 25
Hình 2.14 : Đặc tính trợt của bánh kính lăn 28

Hình 2.15: Các yếu tố nh hng đến lực của bán kính lăn 28
xii

Hình 3.1: Hệ trục tọa độ tác dụng lên ô tô 29
Hình 3.2 : Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng 30
Hình 3.3 : Sơ đ quay vòng của ô tô 32
Hình 3.4 : Sơ đ mối quan hệ động học quay vòng ô tô 33
Hình 3.5 : Sơ đ xác định bán kính quay vòng nhỏ nhất và
Chiều rộng hành lang quay vòng 35
Hình 3.6: Sơ đ mô hình kho sát chuyển động
Quay vòng của ô tô nhiều cầu 37
Hình 4.1: Sơ đ tng quát tác dụng của lực ngang Fy 44
Hình 4.2: Lực tác dụng lên bánh xe khi quay vòng 45
Hình 4.3: Biểu đ lực của mặt đng tác dụng lên bánh xe 47
Hình 4.4: Sơ đ kho sát nh hng của cầu chủ động tới quay vòng 48
Hình 4.5: Hiệu suất riêng vi sai và kh năng tận dụng bám 49
Hình 4.6 :Sơ đ xác định bán kính quay vòng của ô tô hai cầu 52
Hình 4.7 : Sơ đ chuyển động của ô tô có tính chất quay vòng trung tính…. 54
Hình 4.8 : Sơ đ chuyển động của ô tô có tính chất quay vòng thiếu 54
Hình 4.9 : Sơ đ chuyển động của ô tô có tính chất quay vòng thừa 55
Hình 4.10 : Sơ đ xác định bán kính quay vòng của ô tô 3 trục 56
xiii

Hình 4.11: Sơ đ kho sát n định ngang của
Ô tô khi quay vòng trên đng 59
Hình 4.12: Sơ đ kho sát n định ngang của ô tô khi chuyển động
Quay vòng trên đng nghiêng 61
Hình 5.1: Quỹ đo chuyển động của ô tô 68
Hình 5.2 : Quỹ đo chuyển động của ô tô khi thay đi vận tốc 71
Hình 5.3 Lực ngang Y và góc lệch hớng  71

Hình 5.4: Đ thị góc lệch hớng Anpha và Beta, Epselon 72
Hình 5.6: Quỹ đo chuyển động của xe ô tô 3 trục 76
Hình 5.7: Đ thị mô t quỹ đo chuyển động của ô tô khi
Thay đi góc đánh lái 77
Hình 5.8: Đ thị mô t quỹ đo chuyển động của ô tô khi thay đi vận tốc 78





xiv

DANH MC BNG

Bng Trang
Bng 2.1: Các loi hệ số cn lăn trên các loi đng khác nhau 14
Bng 2.2 : Qui ớc về dấu của mô men và tốc độ góc các phần tử vi sai 23
Bng 3.1 : Bán kính quay vòng nhỏ nhất của một số li ô tô 36
Bng 4.1 : Đ thị lực ngang và độ cứng lốp xe góc lệch 45









1

Chng I
TNG QUAN CA Đ TÀI
1.1. Gii thiu
Nớc ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đi hóa và hội nhập quốc
tế.Vì thế quá trình hợp tác c về kỹ thuật và thơng mi với các nớc trên thế giới
đang phát triển mnh. Các nớc phát triển và đang phát triển đang tiến li gần nhau
hơn để xây dựng khối thị trng chung cùng nhau phát triển. Các ngun vốn đầu t
phơng tiện máy móc từ các nớc phát triển nh Nhật, Hàn Quốc đợc đa vào
nớc ta để phát triển ngành công nghiệp của nớc ta.
Đối với ngành công nghiệp ô tô của nớc ta đang trong quá trình hình thành
và phát triển, trong những năm vừa qua đư đt đợc nhiều kết qu kh quan. Mặc dù
nớc ta cha sn xuất đợc hoàn toàn ô tô và đang sử dụng các dây truyền lắp ráp
của nớc ngoài,song chủ trơng của đất nớc ta hiện nay là tăng tỷ lệ nội địa hóa
trong các sn phẩm, bớc đầu nớc ta đư có đợc thành công trong các hưng xe nh
Trng Hi Để đt đợc những mục tiêu này chúng ta cần quan tâm nghiên cứu
sâu hơn về các cụm chi tiết, các bộ phận trong cụm chi tiết, các hệ thống cũng nh
điều kiện làm việc của ô tô để có thể có những gii pháp kỹ thuật can thiệp sâu hơn
vào các hệ thống nhằm phát huy đợc đặc tính tối u của hệ thống.
Nghiên cứu và mô phỏng động lực học quay vòng của xe ô tô nhiều cầu chủ
động là bài toán cơ bn của lý thuyết ô tô nhằm đánh giá cũng nh xác định đợc
kh năng khai thác ô tô trong điều kiện khác nhau. Động lực học quay vòng của ô tô
là vấn đề không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu, nhất là trong thi gian gần đây
sự gia tăng mnh về hệ thống đng giao thông và mật độ ô tô cũng ngày một tăng
do đó cần phi đm bo tính điều khiển của ô tô  mức độ cao nhằm hn chế tối đa
tai nn giao thông khi ô tô tham gia giao thông.
2

Đặc tính địa hình của lãnh th Việt Nam đợc ni bật bi sự tơng phn
giữa các đng bằng châu th thuộc ven biển phía đông, và những rặng núi hiểm hóc
dọc theo biên giới phía tây. Núi và cao nguyên của nớc Việt Nam chiếm khong

73% diện tích toàn thể (252.000 Km2 trong số 331.000 Km2 diện tích toàn
quốc).Núi và cao nguyên Việt Nam chịu nh hng  sự cấu to địa chất, hiện
tợng địa động, và tình trng xâm thực, cho nênmỗi miền mang một sắc thái khác
nhau.
1.2. Mc tiêu ca đ tƠi
Bắt ngun từ những yêu cầu đợc nêu ra  trên, đề tài đư đặt ra đối tợng và
mục đính nghiên cứu của đề tài là xây dựng cơ s lý thuyết động học và động lực
học để đánh giá kh năng quay vòng của ô tô vì thế đề tài có mục tiêu là: “Nghiên
cứu và mô phỏng động lực học quay vòng của xe ô tô nhiều cầu chủ động”.
Nghiên cứu và mô phỏng động lực học quay vòng của xe ô tô nhiều cầu chủ
động, để rút ra những đánh giá có tính khoa học về sự chuyển động quay vòng của
xe.
Việc nghiên cứu đề tài nhằm b sung t liệu nghiên cứu và làm cơ s để lựa
chọn tính toán thiết kế xe phù hợp trong điều kiện thực tế.
1.3. Đi tng nghiên cu vƠ gii hn ca đ tƠi
Do thi gian thực hiện đề tài có hn, do kiến thức phần mền tin học có phần
hn chế, cho nên ngi nghiên cứu chỉ dừng li  nghiên cứu lý thuyết động lực học
quay vòng của xe ô tô nhiều cầu chủ động và tính toán mô phỏng trên một loi xe
thực tế.
1.4. Phng pháp nghiên cu
Ngi nghiên cứu thực hiện phơng pháp
3

+ Phơng pháp phân tích lý luận
+ Phơng pháp tra cứu tài liệu
+Phơng pháp so sánh đánh giá
+ Phơng pháp sử dụng phần mền Catia và Matlab để tính toán mô phỏng
1.5. Các kt qu nghiên cu
Sau đây là một số đề tài điển hình:
Đề tài: “ Đặc tính quay vòng của xe du lịch” Của học viên Lê Đức Hiếu,

Trng Đi Học Bách Khoa Hà Nội dới sự hớng dẫn của PGS.TS Phm Hữu
Nam, đợc thực hiện vào tháng 04 năm 2007. Đề tài đư thực hiện đợc việc nghiên
cứu đặc tính quay vòng dới nh hng của góc lệch hớng và sự biến dng của
lốp.
Đề tài: “Nghiên cứu n định của thùng xe khi chuyển động thẳng và quay
vòng của xe buýt hai tầng BHT89 đang sử dụng  TPHCM” của học viên Cao Minh
Đức, Trng Đi Học S Phm Kỹ Thuật TPHCM, dới sự hớng dẫn của TS.
Lâm Mai Long. Đề tài tính toán góc nghiên của thùng xe của xe buýt 2 tầng khi
chuyển động thẳng và quay vòng n định.
Đề tài: “ Nghiên cứu động lực học chuyển động thẳng của xe nhiều cầu chủ
động, các phơng pháp phân phối công suất” của học viên Bùi Anh Tuấn, Trng
Đi Học S Phm Kỹ Thuật TPHCM, dới sự hớng dẫn của TS. Lâm Mai
Long.Đề tài đư nghiên cứu tính toán các thông số động lực học chuyển động của ô
tô có tính đến trợt.
4

Chng II
C S LÝ THUYT
2.1. Lc và mô men tác dng lên bánh xe b đng
Để cho bánh xe có ti trọng 

có thể chuyển động đợc với vận tốc V ( hoặc


thì ti  trục của nó phi có lực 

hớng theo chiều của V. Hợp lực của 

và 


đi qua  trục và nghiêng một góc , cắt mặt đng  khong cách a. Ti điểm này
có tác dụng của tất c các phn lực của bánh xe với mặt đng X và Z.

Hình 2.1: Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe bị động khi lăn
Phn lực Z ngợc hớng với ti trọng thẳng đứng trên bánh xe 

và bằng nó
về giá trị:
 = 

(2.1)
Phn lực X sẽ ngợc chiều chuyển động của xe, tức là ngợc chiều trục x và
đợc coi là lực cn, đó chính là lực cn lăn, ký hiệu là 

. Lực cn lăn đợc khắc
phục bi lực đẩy 

, vì thế ta có phơng trình:


= = 

( 2.2)
5

Về mặt định lợng, lực cn lăn đợc mô t bằng quan hệ:


= .  (2.3)

Trong đó  là hệ số cn lăn
Nếu viết phơng trình cân bằng mô men ti tâm bánh xe, ta có:
.  = 

. 

= . . 

= 

( 2.4)
Trong đó mô men 

sẽ đợc đa vào sơ đ nếu gi thiết rằng các phn lực
tác dụng từ mặt đng nằm ti giao điểm của trục thẳng đứng đối xứng của bánh xe
với mặt đng. Mô men 

đợc coi là mô men cn lăn.
Ta rút ra quan hệ sau:
 =



=



=  ( 2.5)
2.2. Lc và moment tác dng lên bánh xe ch đng
Nếu chúng ta đặt trên bánh xe bị động một mô men chủ động 


( cùng chiều


) và cân bằng với nó một cặp lực 

, một điểm đặt tiếp xúc giữa bánh xe và mặt
đng ( gọi là lực tiếp tuyết ) và một đặt ti tâm bánh xe ( là thành phần đẩy vào
khung gây ra mô men chủ động 

). Ta xẽ có quan hệ:
Ti trọng thẳng đứng 

vẫn bằng phn lực thẳng đứng Z:
 = 

(2.6)
Lực tiếp tuyến 

xác định bằng quan hệ:


=




(2.7)
6

Hình 2.2: Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ động khi lăn
Lực đẩy tng cộng vào khung xe:


= 



=  (2.8)
Với X còn gọi là phn lực tiếp tuyến của bánh xe với mặt đng, khi kéo nó
cùng chiều chuyển động.
Lực truyền từ khung xe không phi là lực 

mà là phn lực tiếp tuyến
 = 

. Theo quan điểm truyền cơ năng chúng ta quan tâm tới quan hệ giữa 

và
X, quan hệ này đợc rút ra từ công thức ( 2.7) và ( 2.8) nh sau:
 =






( 2.9)
Thực nghiệm chứng tỏ rằng lực cn lăn 


không phụ thuộc vào mô men
xoắn 

và vì thế đ thị mô t quan hệ ( 2.9) cho thấy  hình (2.3) dới đây, cũng
từ hình vẽ này chúng ta sẽ phân biệt thêm một số trng thái lăn của bánh xe.
7


Hình 2.3 : Các trng thái chuyển động của bánh xe
 trng thái bị động: 

= 0, 

= 0,



= 





 trng thái trung tính: 0 < 

< 

, 0 < 


< 

, 

< < 0
 trng thái tự do: 

= 

, 

= 

,  = 0
 trng thái kéo: 

> 

, 

> 

,  = 






+ 


= 

. + 





= 

. + 

. 

(2.10)
Trong đó: 

= 

. 

/

là tốc độ lý thuyết của xe ( khi chuyển động
hoàn toàn không có trợt )


= 


. là công suất cn lăn, có giá trị âm.


= 

gọi là tốc độ trợt ( nếu V là tốc độ tịnh tiến thực tế của ô tô ),
nó có giá trị dơng khi phanh-trợt lết và âm khi kéo – trợt quay.


= 

. 

gọi là công suất trợt ( trợt lăn khi kéo hoặc trợt lết khi phanh).
Công suất trợt luôn nhỏ hơn không.
8

Công suất cn lăn luôn tn ti  bánh xe lăn, trong khi đó công suất trợt chỉ
tn ti khi có lực F
k
( kéo hoặc phanh). Khi ô tô chuyển động với tốc độ cao trên nền
đng cứng thì tốc độ trợt thng khá nhỏ cho nên công suất trợt có thể bỏ qua,
khi chuyển động trên đng địa hình thì không thể bỏ qua công suất trợt.
Hiệu suất bánh xe: trong trng hợp bánh xe bị động thì công suất truyền tới
bánh xe chỉ cần thiết để khắc phục tn hao khi lăn.




= =

.


.

=




.



= 

. 

( 2.11)


=




= 1 






=




= 1 



(2.12)


=



=


.

.

=



(2.13)

2.3. Quan h đng hc ca bánh xe khi lăn
2.3.1. Bánh xe lăn không trt

Hình 2.4 : Bánh xe lăn không trợt
Tốc độ V của tâm bánh xe ( tốc độ của ô tô ) bằng với tốc độ lý thuyết.


= 

. 
9

 = 

= 

.  (2.14)
Do vậy tâm bánh xe tức thi P của chuyển động tơng đối so với mặt đng
và 

= .
2.3.2 Bánh xe lăn có trt quay

Hình 2.5: Bánh xe lăn có trợt quay
Tốc độ V của tâm bánh xe nhỏ hơn tốc độ lý thuyết 

, do đó P nằm bên
trong vòng bánh xe vì vậy 

< .

Trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đng sẽ xuất hiện một vận tốc
trợt 

( tốc độ mất mát khi trợt ).
Sự trợt của bánh xe đợc đánh giá bằng hệ số trợt 

:


= 

< 0 (2.15)


= 



0
= 



0
= 1 



( 2.16)
Khi trợt quay hoàn toàn 


= 0 

= 1
2.3.3. Bánh xe lăn có trt lt
10


Hình 2.6: Bánh xe lăn có trợt lết
Tốc độ v lớn hơn tốc độ
0
, do đó điểm P nằm bên trong bánh xe và 

> .


= 

> 0 (2.17)


= 



= 



=


0

1 =



1 > 0 ( 2.18)
Khi trợt lết hoàn toàn 

=  

= 1
2.4. Đặc tính bám ca xe nhiu cu ch đng
2.4.1. Lc bám và h s bám gia bánh xe ch đng vi mặt đng
Để cho ô tô có thể chuyển động đợc thì  vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt
đng phi có độ bám nhất định đợc đặc trng bi hệ số bám.
Hệ số bám  giữa bánh xe chủ động với mặt đng là tỷ số giữa lực kéo tiếp
tuyến cực đi ( sinh ra ti điểm tiếp xúc giữa bánh xe chủ động với mặt đng ) trên
ti trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động. Ti trọng này thẳng đứng tác
dụng lên bánh xe chủ động. Ti trọng thẳng đứng này thng gọi là trọng lợng
bám 

.
 =




(2.19)

11

Từ công thức ( 2.19) ta có thể xác định lực kéo tiếp tuyến cực đi phát sinh
theo điều kiện bám giữa bánh xe chủ động với mặt đng nh sau:


= . 

( 2.20)
Nếu gọi Z là phn lực thẳng góc từ mặt đng tác dụng lên bánh xe chủ động,
ta có  = 


Lúc ấy lực bám 

đợc xác định theo biểu thức:


= .  (2.21)
Để cho bánh xe chủ động không bị trợt quay khi ô tô chuyển động thì lực kéo
tiếp tuyến cực đi 

tính theo công thức ( 2.20) phi nhỏ hơn hoặc bằng lực
bám 

tính theo công thức ( 2.21), nghĩa là thỏa mưn điều kiện:





( 2.22 )
Hay:





(2.23)
 đây: 

là mô men xoắn cực đi truyền tới bánh xe chủ động.
Trong trng hợp chung, nếu  vùng tiếp xúc của bánh xe chủ động với mặt
đng có c phn lực tiếp tuyến X và phn lực ngang Y của đng tác dụng lên
bánh xe thì điều kiện bánh xe không bị trợt là:


2
+ 
2


( 2.24)
Giá trị của 

= 
 đây:  là hệ số bám của bánh xe chủ động với mặt đng theo hớng véc
tơ hợp lực của các lực X,Y
12

Từ biểu thức ( 2.21) thấy rằng lực bám 


tỷ lệ thuận với hệ số bám  và trọng
lợng bám 

mà lực kéo tiếp tuyến cực đi 

li bị giới hn bi lực bám 


xem ( 2.22), cho nên muốn sử dụng hết lực kéo tiếp tuyến 

do động cơ truyền
xuống để thắng các lực cn chuyển động thì cần thiết phi tăng lực bám 

nghĩa là
phi tăng hệ số bám  hay tăng 

hoặc cùng tăng c  và 

.
Điều này thể hiện  ô tô có tính năng cơ động cao. Để tăng lực bám 

thì  ô
tô này dùng lốp có vấu cao nhằm tăng hệ số bám  và dùng nhiều cầu chủ động để
sử dụng toàn bộ trọng lợng của ô tô làm trọng lợng bám.
2.4.2. Các yu t nh hng đn h s bám và các giá tr ca h s bám
Hệ số bám  giữa bánh xe chủ động với mặt đng phụ thuộc trớc hết vào
nguyên liệu bề mặt đng và nguyên liệu chế to lốp, vào tình trng mặt đng (
Khô, ớt, nhẵn, nhám ), vào kết cấu và dng hoa lốp, phụ thuộc vào các điều kiện
sử dụng khác nh ti trọng tác dụng lên bánh xe, áp suất trong lốp, tốc độ chuyển

động của ô tô và độ trợt giữa bánh xe chủ động với mặt đng.

Hình 2.7.Các yếu tố nh hng đến hệ số bám
13

1. Đng khô, 2. Đng ớt.
a. nh hng của áp suất trong lốp.
b. nh hng của tốc độ chuyển động của ô tô.
c. nh hng của phn lực thẳng đứng tác dụng lên bánhxe.
d. nh hng của độ trợt của bánh xe với mặt đng.
Trên hình 2.7 trình bày một số đ thị chỉ sự phụ thuộc của hệ số bám vào áp
suất lốp ( hình a), vào tốc độ chuyển động của xe ô tô ( hình b), vào ti trọng đặt lên
bánh xe ( hình c), vào độ trợt giữa bánh xe chủ động với mặt đng ( hình d).
Từ đ thị thấy rằng, khi tăng áp suất trong lốp thì hệ số bám lúc đầu tăng lên
ri sau đó li gim xuống.Giá trị hệ số bám cực đi sẽ tơng ứng với áp suất đợc
khuyên để dùng cho lốp. Khi tăng ti trọng thẳng đứng lên bánh xe thì hệ số bám sẽ
gim từ từ theo dng đng cong. Khi tăng ti trọng thẳng đứng lên bánh xe thì hệ
số bám xẽ gim đi và đ thị có dng tuyến tính. Khi đng ớt thì nh hng của
áp suất trong lốp, của tốc độ chuyển động và ti trọng thẳng đứng lên bánh xe đến
hệ số bám càng lớn ( đ thị dng a,b,c). Đặc biệt là độ trợt  giữa bánh xe chủ
động và mặt đng nh hng rất nhiều đến hệ số bám. Khi tăng độ trợt ( trợt lết
hay trợt quay) của bánh xe thì hệ số bám lúc đầu tăng lên nhanh chóng và đt giá
trị cực đi trong khong độ trợt (15-20)%. Nếu độ trợt tiếp tục tăng thì hệ số bám
gim, khi độ trợt  = 100% ( nghĩa là lốp bị trợt lết hoàn toàn đối với bánh xe
khi phanh hoặc bánh xe chủ động bị trợt quay hoàn toàn ) thì hệ số bám  gim
( 20-30)% so với hệ số bám cực đi. Khi đng ớt còn có thể gim nhiều hơn nữa,
đến ( 50-60)%.
Hệ số bám  mà chúng ta xét  trên chính là hệ số bám trong mặt phẳng dọc,
tức là trong mặt phẳng chuyển động của ô tô đợc biểu thị là 
x

. Ngoài ra còn hệ số
bám trong mặt phẳng ngang thẳng góc với mặt phẳng dọc, hệ số bám này ký hiệu là
14


y
và nó cũng chịu nh hng của các yếu tố đợc nêu  trên. Ta gọi 
x
là hệ số
bám dọc, và 
y
là hệ số bám ngang.
Hệ số bám dọc 

có thể xác định bằng nhiều phơng pháp thực nghiệm khác
nhau. Dùng một xe trớc kéo một xe sau mà xe sau đợc phanh cứng hoàn toàn.
Giữa hai xe có đặt lực kế để đo lực bám 

phát sinh  xe sau.
Biết đợc trọng lợng  xe sau là 

ta có thể xác định đợc hệ số bám 


theo biểu thức sau đây:


=





(2.25)
Do hệ số bám phụ thuộc bi nhiều yếu tố khác nhau và việc xác định các yếu
tố này để áp dụng:
Bng 2.1: Các loi hệ số cn lăn trên các loi đng khác nhau
Loi đng vƠ tình trng mặt đng
H s bám 


Đng nha hoặc đng bê tông:
+ Khô và sch
0.7-0.8
+ ớt
0.35-0.45
Đng đt:
+Pha sét, khô
0.5-0.6
+ớt
0.2-0.4
Đng cát:
+Khô
0.2-0.3
+ớt
0.4-0.5
Hệ số bám và lực bám có ý nghĩa quan trọng trong việc đm bo an toàn
chuyển động ô tô, nó liên quan chặt chẽ đến tính chất động lực học của ô tô đến
15

hiệu qu phanh và n định phanh, đến tính năng dẫn hớng. Ngày nay, khi có xu

hớng tăng tốc độ chuyển động của ô tô thì hệ số bám và lực bám càng có tầm quan
trọng lớn.
2.4.3. Đặc tính trt, các yu t nh hng đn trt
Bằng thực nghiệm ngi ta chứng minh đợc rằng  không những phụ thuộc
vào tình trng mặt đng mà còn phụ thuộc vào độ trợt ( tình trng mặt đng)
của bánh xe khi lăn trên đng đó. Hiện tợng này đợc mô t thông qua một đặc
tính gọi là đặc tính trợt nh sau:
Mối quan hệ 




, () đợc biểu diễn trên hình (2.9) trong c hai vùng
trợt lăn và trợt lết.
Thông thng thay cho các lực, ngi ta sử dụng các thông số không thứ
nguyên 

và 

, khi các quan hệ 

(), hoặc 

() đợc gọi là đặc tính trợt, đối
với bánh xe chủ động thì đặc tính trợt thng bao gm các quan hệ 

() xác định
từ lực X và 

() xác định từ mô men xoắn 


. Đặc tính này có ý nghĩa quan trọng
đặc biệt đối với các xe chuyển động trên đng địa hình hoặc khi nghiên cứu về hệ
thống tự động điều chỉnh lực kéo. Trong các đặc tính này 

và 

tăng thì hệ số
cn lăn f=



sẽ tăng theo.
Để đặc trng cho mức biến thiên của đng cong trợt ngi ta đa ra khái
niệm gọi là độ cứng trợt 

hay độ cứng riêng 

, chúng đợc định nghĩa nh sau:


=


.
; 

=



.
( 2.26)
Nếu độ trợt không lớn lắm thì có thể coi đặc tính trợt là tuyến tính, khi đó
có thể coi đặc tính trợt là tuyến tính, khi đó có thể viết:


=



=


.
; 

=



( 2.27)
16


Hình 2.8: Đặc tính trợt toàn bộ của lực F
k
và X
Hệ số bám của bánh xe với mặt đng. Trên đặc tính trợt, các giá trị cực
đi của hệ số lực vòng 


hay hệ số lực kéo 

có ý nghĩa đặc biệt quan trọng: nó
xác định giá trị lực vòng ( Phn lực tiếp tuyến X) hay lực kéo hoặc lực phanh cực
đi mà bánh xe có kh năng truyền đợc cho mặt đng. Giá trị cực đi đó đợc gọi
là hệ số bám của bánh xe và mặt đng. Theo đặc tính trợt chúng ta có:
Hệ số bám lăn: chính là giá trị 

= 

, nó xác định giá trị phn lực tiếp
tuyến cực đi mà bánh xe có thể truyền cho mặt đng khi lăn. Ngoài ra ứng với


thì 0 <



< 1. Hệ số bám lăn thng đợc sử dụng trong tính toán thiết kế hệ
thống truyền lực và nó thng ký hiệu là .
Hệ số bám trợt: ( lăn hoặc lết ) 

, nó xác định giá trị cực đi của phn lực
tiếp tuyến X mà bánh xe có thể truyền đợc trong tình trng trợt ( lăn hoặc lết )
hoàn toàn, tức là khi đó bánh xe không cn lăn và



= 1. Trong tính toán hệ thống
phanh ( khi xác định mô men phanh cần thiết ) thì hệ số này thng đợc ký hiệu là

.
Giá trị của hệ số bám lăn ( thng gọi là hệ số bám ) dao động trong khong
0.1 ( đng đóng băng ) tới 1.0 ( đng bê tông ).