Bài 5 Xác định các thông số hình học và trọng lượng của ô tô

Bài 5
Xác định các thông số hình học và
trọng lượng của ô tô
Trình bày: Đỗ Tiến Minh


Thí nghiệm ô tô
5.1 Các thông số hình học
5.1.1 Các thông số kích thước cơ bản
• Kích thước chung gồm:
- Chiều dài toàn bộ L
- Chiều rộng toàn bộ B
- Chiều cao toàn bộ H
Kich thước chung cho biết không gian chiêm chỗ của ô tô
cũng như tính cơ động của xe khi đi qua hầm tuy-nen
• Kích thước cơ sở gồm
- Chiều rộng cơ sở B0 (hoặc khoảng cách giữa đường tâm
bánh trước B01 và bánh sau B02)
- Chiều dài cơ sở L0
• Việc đo lường các kích thước này phải đươc thực hiện:
- trên nền phẳng
- bằng thước đo chiều dài, chiều cao quang học hay thủy
lực
- khi có tải và không tải


Thí nghiệm ô tô
.


Thí nghiệm ô tô

5.1.2 Các kích thước bánh xe
a. Bán kính tự do
• Là khoảng các từ tâm bánh xe đến vòng ngoài cùng của
lốp khi lốp không chịu tải
• Việc đo bán kính tự do được thực hiện:
- bằng thước dây hoặc com-pa
- khi lốp có áp suất theo tiêu chuẩn qui định
b. Bán kính tĩnh
• Là khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm tựa khi xe
đứng yên
• Bán kính tĩnh được xác định trong cả hai trường hợp:
- không tải
- đầy tải
• Việc xác đinh bán kính tĩnh được thực hiện bằng thước
cặp, thước dây hoặc dụng cụ quang học


Thí nghiệm ô tô
c. Bán kính lăn của bánh xe
• Là bán kính giả định mà tâm bánh xe đi được ứng với số
vòng quay đã định của bánh xe trong điều kiện không bi
trượt
• Công thức xác định bán kính lăn là:
l
b
• Để xác định bán kính lăn phải:
- xác định quãng đường thực tế mà bánh xe lăn, đo bằng
thước dây
- đếm số vòng quay bằng dụng cụ đo điện
• Bán kính lăn được xác định trong cả hai trường hợp:

- không tải
- đầy tải
• Vân tốc xe khi xác định bán kính lăn là:
- 60, 80 và 100 km/h với xe con và xe khách
- 40 và 60 km/h với xe tải

s
r =
2πn


Thí nghiệm ô tô
5.1.3 Các thông số kích thước liên quan đến tính năng cơ động

a. Khoảng sáng gầm
• Là khoảng cách giữa điểm thấp nhất của gầm xe và mặt
đường (có thể là các-te, hộp số hoặc vỏ cầu)
• Đặc trưng cho độ mâp mô lớn nhât của đường mà xe đi
qua không bị va chạm
• Khoảng sáng gầm được xác định khi xe đầy tải


Thí nghiệm ô tô
b. Bán kính cơ động dọc (ρ1)
• Là bán kính lớn nhất của mặt trụ tiếp xúc với bánh
trước, bánh sau và điểm thấp nhất của gầm xe trong mặt
phẳng dọc
• Bán kính cơ động dọc được xác định khi xe đầy tải
c. Bán kính cơ động ngang (ρ2)
• Là bán kính lớn nhất của mặt trụ tiếp xúc với mặt trong

các bánh xe bên trái, bên phải và điểm thấp nhất của
gầm xe trong mặt phẳng ngang
• Bán kính cơ động ngang được xác đinh khi xe đầy tải
d. Góc cơ động trước và góc cơ động sau
• Góc cơ động trước (α) là góc tạo bởi đường và mặt
phẳng tiếp xúc với bánh trước và đi qua điểm nào đó
của đường bao phía trước cảu ô tô
• Góc cơ động sau (β) là góc tạo bởi đường và mặt phẳng
tiếp xúc với bánh xe và đi qua điểm nhô ra nào đó của
đường bao phía sau của ô tô
• Các góc này được xác định khi xe đầy tải


Thí nghiệm ô tô
Các thông số hình học liên quan đến tính cơ động của ô tô có
công thức bánh xe 4x2
Góc cơ động
Ô tô

Khoảng
sáng gầm
(mm)

Bán kính
cơ động
(m)

Trước α

Sau β

Du lịch

150-220

3-8

20-30

15-20

Vận tải

250-350

2,5-6

40-60

25-45

Hành khách

220-300

4-9

10-40

6-20

Các thông số hình học của ô tô có tính năng cơ động cao có
giá trị cao hơn nhiều các giá trị cho trong bảng. Ví dụ α = β =
600 ÷ 700 hay khoảng sáng gầm tới 400mm


Thí nghiệm ô tô
5.1.4 Các thông số kích thước liên quan đến tính năng quay vòng


Thí nghiệm ô tô
a. Các kích thước liên quan đến tính năng quay vòng gồm:
• Bán kính quay vòng của bánh xe phía ngoài Rn
• Bán kính quay vòng của bánh xe phía trong Rtr
• Các đoạn m, n đặc trưng cho những điểm có quĩ đạo
nằm cách xa nhất quĩ đạo của 2 bánh xe nói trên khi ô tô
quay vòng với góc đánh lái cực đại
b. Các thông số trên cho chúng ta xác định được:
• bán kính quay vòng nhỏ nhất của ô tô
• Hành lang quay vòng của bánh xe ΔR = Rn – Rtr
• Hành lang quay vòng của ô tô ΔR0 = ΔR +m+n
c. Xác định các thông số Rn, Rtr, m, n bằng cách:
• cho xe quay vòng trên mặt phẳng ngang khi đánh lái ở
góc cực đại
• Vẽ quĩ đạo chuyển động của xe trên giấy theo tỷ lệ 1:5
hoặc 1:10


Thí nghiệm ô tô
5.2 Các thông số trọng lượng

5.2.1 Các loại trọng lượng của ô tô
a. Trọng lượng khô
• Là trọng lượng ô tô khi chưa được cung cấp nhiên liệu,
dầu bôi trơn và các trang thiết bị cần thiết cho sử dụng
• Không bao gồm trọng lượng của nước làm mát, chất
lỏng trong hệ thống sưởi, dầu cường hóa lái, dầu trong
hệ thống nâng hạ thủy lực, hộp dụng cụ và bánh xe dự
trữ
• Bao gồm: trọng lượng dầu giảm chấn, dầu phanh, mỡ
bôi trơn cơ cấu lái, mỡ bôi trơn cơ cấu moay-ơ bánh xe,
bôi trơn các khớp truyền động và dung dịch điện phân
của ắc qui
• Dùng để đánh giá kết cấu của ô tô về mặt sử dụng
nguyên vật liệu trong chế tạo ô tô
• Không cần xác định trọng lượng khô phân bổ ra các cầu


Thí nghiệm ô tô
b. Trọng lượng bản thân của ô tô
• Là trọng lượng của ô tô khi được nạp đầy nhiên liệu, dầu
bôi trơn, dầu trong các hệ thống làm việc và trang bị đầy đủ
cho sử dụng nhưng chưa chất tải. Đó là trọng lượng của ô
tô khi không tải
• Phần nạp gồm có nhiên liệu, nước làm mát, chất lỏng để
sưởi, dầu nhờn ở các-te động cơ, dầu ở cường hóa lái và
hệ thống nâng hạ thủy lực
• Trang bị cho ô tô gồm hộp dụng cụ, bánh xe dự trữ và xích
chống trượt bánh xe, vv
• Trọng lượng bản thân ô tô và trọng lượng bản thân phân ra
các cầu được xác định bằng cân.

• Khi xác đinh trọng lượng bản thân phân ra các cầu, ta chỉ
đặt phần cầu cần xác định lên cân, phân còn lại nằm ngoài
bàn cân. Chú ý xe và cân phải ở trong cùng một mặt phẳng
ngang.


Thí nghiệm ô tô
c. Trọng lượng toàn bộ của ô tô
• Là trọng lượng của ô tô khi nạp đầy đủ và trang bị ở trạng
thái đầy tải bao gồm cả người lái và phụ xe
• Trọng lượng ô tô khi đầy tải bằng tổng trọng lượng bản
thân ô tô và tải trọng có ích
• Trọng lượng toàn bộ của ô tô cùng tải trọng phân ra các
cầu khi xe đầy tải được xác định bằng cân
• Khi xác định tải trọng toàn bộ phân ra một cầu chỉ đặt các
bánh xe trên cầu đó lên bàn cân, các bánh xe trên các cầu
còn lại phải nằm trong cùng một mặt phẳng ngang với bánh
xe trên bàn cân.
• Khi cân, phải tắt động cơ để tránh các rung động ảnh
hưởng đế kết quả cân


Thí nghiệm ô tô
5.2.2 Xác đinh tọa độ trọng tâm của ô tô
• Vị trí trọng tâm của ô tô được xác đinh bởi:
a – khoảng cách từ trọng tâm đến trục trước theo phương
ngang
b – khoảng cách từ trọng tâm đến trục sau theo phương
ngang
hg – chiều cao trọng tâm, là khoảng cách từ trọng tâm xe

đến mặt đường
• Sau khi cân ta xác đinh được trọng lượng toàn bộ G và
trọng lượng phân ra cầu trước G1 và cầu sau G2.. Cùng với
kích thước chiều dài cơ sở L, ta có thể xác định các giá trị a
và b như sau:

G2
a=
L
G

và

G1
b= L
G


Thí nghiệm ô tô
• Chiều cao trọng tâm hg được xác đinh bằng phương pháp
cân ô tô trên mặt phẳng nghiêng

- Để xe nghiêng góc α ≤ 100 ÷ 150 để giảm ảnh hưởng của độ
võng hệ thống treo khi đặt nghiêng xe
- Để tăng độ chính xác thí nghiệm, người ta chêm cứng hệ
thống treo và bơm lốp căng cứng tối đa


Thí nghiệm ô tô
• Lập phương trình cân bằng mô men của các lực tác dụng

lên ô tô đối với trục của bánh xe trước. Ta có:
Z2Lcosα – G(acosα + h0 sinα) = 0
Trong đó:
Z2 – trọng lượng tác dụng lên các bánh xe sau đặt trên bàn
cân
G – trọng lượng toàn bộ của ô tô
h0 – khoảng cách từ trọng tâm đến mặt phẳng ngang đi qua
tâm trục bánh xe. Từ phương trình cân bằng mô men ta có:

 Z2

h0 =  L − a  cot gα
G

Chiều cao trọng tâm hg sẽ là:
hg= h0 + rt bx =

 Z2

h0 = 
L − a  cot gα
G


+ rt bx


Thí nghiệm ô tô
5.2.3 Áp suất của lốp trên mặt đường
• Đây là thông số quan trọng bảo vệ mặt đường khỏi bị hư

hỏng do quá tải
• Trình tự thí nghiệm:
- lắp lốp mới đã qua chạy rà và lau rửa sạch
- kiểm tra áp suất lốp theo qui định
- Đặt xe chất đầy tải trên đường nằm ngang
- dùng kích nâng bánh xe lên khỏi mặt đường
- bôi sơn lên bề mặt lốp ở 2 vị trí: chỗ ứng với chân van và
chỗ còn lại cách 900 so với vị trí trên
- đặt tờ giấy trắng lên mặt đường nơi các bánh xe vừa
được nâng lên
- từ từ hạ cac bánh xe xuống để các bánh xe tiếp xúc với
mặt đường và in vết lên tờ giấy
- dùng kích nâng các bánh xe lên để lấy tờ giấy ra
- đo vết tiếp xúc của bánh xe với mặt đường trên tờ giấy


Thí nghiệm ô tô
• Áp suất của lốp lên mặt đường được xác định theo công
thức sau:

Gbx
q=
S
Trong đó:
Gbx – là trọng lượng xe phân ra bánh xe đang thí nghiệm đã
được xác định ở mục 5.2.1
S – là diện tích tiếp xúc của lốp xe với đường
• Thí nghiệm được làm ở vị trí đã bôi sơn nói trên và được
tiến hành đo 3 lần cho mỗi vị trí rồi lấy kết quả trung bình

Thí nghiệm ô tô
5.2.4 Xác định mô men quán tính của ô tô
•
Mô men quá tính của các chi tiết quay của ô tô cũng như
toàn bộ ô tô rất phức tạp vì vậy mô men quán tính của
chúng thường được xác định không phải bằng tính toán
mà bằng thực nghiêm
•
Trong thực nghiệm thường dùng phương pháp “lắc”
hoặc phương pháp dao động xoắn để xác định mô men
quán tính
a. Xác định mô men quán tính của phần được treo của ô tô
•
Sơ đồ thí nghiệm


Thí nghiệm ô tô
• Trình tự tiến hành
- Bánh xe của một trục được bơm cứng với áp suất cao.
Bánh xe này cùng với hệ thống treo của nó được chêm
cứng và đặt lên gối tựa đặc biệt
- Các bánh xe ở trục khác cùng với hệ thống treo của nó
được thay bằng lo xo 1 có độ cứng thấp
- Kích động cho phần được treo ô tô dao động xung quanh
trục và tiên hành đo tần só dao động bằng dao động ký
• Xử lý kết quả
Mô men quán của khối lượng được treo của ô tô đối với
trục trọng tâm của nó được xác định theo công thức sau:
J = J’ – mR2

Trong đó:
J’ – là mô men quán tính của khối lượng được treo của ô tô
đối với trục đi qua tâm O1. Ta có:
2 2
'
2

cl T
J =
4π


Thí nghiệm ô tô
Ở đây:
c – độ cứng của lò xo trên đó phát sinh rung động
T – chu kỳ dao động
l - khoảng cách từ trục lắc đếm đường tâm lò xo 1
m – khối lượng của phần được treo
R – khoảng cách từ trọng tâm đến trục lắc
b. Xác định mô men quán tính của ô tô
• Sơ đồ thí nghiệm


Thí nghiệm ô tô
• Trình tự tiến hành
- Đặt tấm phẳng có kích thước nhất định và khối lượng mtp
lên giá đỡ gồm trục lắc A và lò xo 3
- Kích động để đo tần số dao động ntp của tầm phẳng khi
không có ô tô ở trên
- Bơm căng lốp xe đến áp suất tối đa, chêm cứng hệ thống

treo và đặt xe lên tấm phẳng
- Kích động để xe cùng tấm phẳng dao động, tiến hành đo
dao động của hệ n0 bằng dao động ký
• Xử lý kết quả
Mô men quán tính của ô tô đối với trục ngang đi qua trọng
tâm O của xe được xác định theo công thức:

2

2
0
2

cl T
2
2
J0 =
− Ml 0 − J tp − mtp ltp
4π


Thí nghiệm ô tô
T0 – chu kỳ dao động của ô tô cùng tấm phẳng lắc
T0 = 60/n0
Trong đó n0 là tần số dao động của ô tô và tấm phẳng đo
được bằng dao động ký
c – độ cứng của lò xo 3 của bệ thử
l – khoảng cách từ trục lắc đến đường tâm lò xo 3
M – trọng lượng của ô tô
l0 – khoảng cách từ trục lắc A đến trọng tâm O của ô tô theo

phương ngang
mtp – trọng lượng của tấm phẳng
ltp – khoảng cách từ trục lắc A đến trong tâm O’ của tấm phẳng
lắc theo phương ngang
Jtp – mô men quán tính của tấm phẳng lắc 1 đối với
2 trục
2 nằm
ngang đi qua tâm O’ của nó. Ta có:
tp
2
tp
tp tp
2

J =

cl T
4π

−m l


Thí nghiệm ô tô
Ttp = 60/ntp
ntp – là tần số dao động của tấm phẳng khi không có ô tô ở trên
Cuối cùng ta có:

2

(

)

cl
2
2
2
J0 =
T0 − Ttp − Ml 0
2
4π
Tiến hành thí nghiệm 3 lần, lấy giá trị trung bình