Giáo trình Động lực học ô tô

Theo quan diêm về cơ học, chúng ta sỗ nghiên cứu về dỏng lực học ô tỏ, nghĩa lã nghiên cứu mối quan hệ giữa các lực tác dụng lên ô tô và chuyến động cùa nó, hoặc theo quan điẽm về kỳ thu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢl KHOẠCƠKHÍ

Bộ MÒN KỲ THUẬT Ò TÒ

GS.TS VŨ ĐỬC LẬP (Chú biên),TS NGUYỄN ĐỨC NGỌC

GIÁO TRÌNH

ĐỘNG Lực HỌC ô TÔ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Vù Đúc Lập

Giáo trinh Động lực học ô tô / Vũ Đức Lập (ch.b.), Nguyền Đức Ngọc - H : Bách khoa Hà Nội, 2023 - 312 tr.: hĩnh vè, báng ; 27 cm

ĐTTS ghi: Trưởng Đại học Thúy lọi Khoa Cơ khi Bộ môn Kỳ thuật õ tỏ

I Động lực học 2 Ò tô 3 Giáo trinh

629.220711 -dc23

BKK0072p-CIP

LỜI NÓI ĐẤƯ

Giáo trinh "Động lực học ỏ tô" cung cấp các kiến thức cơ bán về: các quy luật chuyền động của ô tò theo các trục tọa độ; phương pháp nghiên cứu động lực học ô tò theo các phương dọc phương thăng đứng, phương ngang đế đám báo các tính năng về chắt lượng kéo, chât lượng phanh, tính ôn định, tính nãng quay vòng, độ êm dịu chuyên động, tinh nâng thõng qua và tinh kinh té nhiên liệu cùa õ tỏ; xu hướng phát tricn và hoãn thiện các tính nủng cua ỏ tô theo hướng an toàn tích cực Ngoài ra sau mỏi chương cùa giáo trinh dèu giới thiệu một số bài tập giãi sân đẻ sinh viên tham kháo nhăm nâng cao khá năng thực hãnh Bẽn cạnh

đó giáo trinh còn cung câp các cơ sớ khoa học vã các thông sỏ dâu vào phục vụ cho việc lãm các bài tập lởn hoặc tinh toán thiết kế các cụm cơ bán của ò tô

Giáo trinh do GS TS Vũ Đức Lập lãm chu biên và biên soạn các chương 1.2 3.4 7;

TS Nguyen Đức Ngọc tham biên soạn các chương 5 6, 8, 9 Giáo trinh được sử dụng làm tài liệu học tập chinh cho sinh viên chuyên ngành Kỳ thuật ó tó, đồng thời cỏ the lãm tài liệu tham kháo cho cán bộ kỹ thuật công tác trong ngành ô tô

Vi trinh độ và thởi gian cỏ hạn giáo trinh không tránh khói nhùng thiểu sót các tác giá ràt mong nhận dược nhũng ỷ kicn đóng góp cứa các bụn đông nghiệp vã bạn đọc Mọi ý kiên xin gũi về địa chi email: vududap@tlu.edu.vn

Trân trọng cám ơn!

Chù biên

GS TS Vũ Đức Lập

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐÀU 3

MỚ DÂU 11

Chuông 1 DỘNG LỤC HỌC CHUYÊN ĐỘNG BÁNH XE - 13

1.1 Sự tác dụng tương hỗ giữa bánh xe và bề mật tựa 13

1.1.1 Lục và mò-mcn tác dụng lên bánh xe 13

1.1.2 Cân bãng công suất ờ bánh xe 19

1.1.3 Chế độ chuyến động cùa bánh xe 21

1.1.4 Các loại bán kinh bánh xe 21

1.1.5 Hiện tượng trượt cùa bánh xc và thông sô đánh giá 24

1.2 Lực cán lăn cùa ô tô 26

1.2.1 Lực can làn cùa ô tô 26

1.2.2 Các yếu tố ánh hướng đến lực cân lãn 27

1.2.3 Phương pháp thi nghiệm xác định hộ sô cán lăn 29

1.3 Lực kéo cũa ô tô 30

1.3.1 Lực kỏo tiếp tuyến cùa bánh xe - bán chất lực kẽo theo bám 30

1.3.2 Lực kẽo cũa ỏ tô 32

1.3.3 Các yêu tỏ anh hương đôn lực bám cúa ỏ tô 33

1.3.4 Phương pháp thi nghiệm xác định hệ sô bám 34

1.4 Sự hạn chê lực tác dụng lẽn bánh xe 34

Bài tập chương 1 36

Câu hói ôn tập chương 1 40

Chương 2 DỘNG Lực HỌC CHUYÊN DỘNG THĂNG CỦA Ô TÔ 41

2.1 Các lực và mô-men tác dụng lên ô tô 41

2.1.1 So đồ kháo sát 41

2.1.2 Các lực và mô-mcn tác dụng lên ỏ tô trong trường hợp chuyền động thảng 42

2.1.3 Độc tinh ngoài cùa dộng cơ 57

2.1.4 Tý sô truyèn cùa hệ thông truyên lực 61

2.1.5 Iliệu suất của hệ thống truyền lực 62

2.2 Phương trinh động lục học chuyến động thùng của ô tô 64

2.2.1 Phương trinh dỏng lực học chuyên dộng thăng cua ô tô 64

2.2.2 Điêu kiện chuyên động cùa ô tô 65

2.3 Nhân tố động lục học ô tô - đặc tinh động lực hục 67

2.3.1 Nhân tố động lực học 67

2.3.2 Đô thị nhàn tô dộng lực học 67

2.3.3 Đặc tinh động lực học khi tài trọng thay đôi 69

2.4 Cân hằng công suất ởô tô 71

2.5 Hiện tượng tuần hoãn công suất 72

2.5.1 Quan hộ vận tốc giữa cãc bánh xc cùa ô tỏ 72

2.5.2 Quan hộ VC lực giữa các bánh xc cùa ô tô 74

2.5.3 Phương trinh cân bằng công suất của ô lô khi cỏ công suất tuần hoàn 79

2.5.4 Hiện tượng tuần hoàn công suãt của ô tô cỏ kê đen biên dạng tiếp tuyên cùa lốp 82

Bài tập chương 2 83

Câu hòi ôn tập chương 2 94

Chương 3 TÍNH TOÁN KÉO CỦA Ô TÔ 95

3.1 Tinh toán kéo thiết kế 95

3.1.1 Xác định trụng lượng ô tô và đoản xe 96

3.1.2 Xãc định phàn bõ tái trọng trục vả chọn so lượng cầu xe 97

3.1.3 Xác định cõng suất lớn nhất cùa động cơ 98

3.1.4 Xác dịnh các thông so cùa hộ thông truyền lực 100

3.2 Tinh toán kéo kiêm nghiị-m lift 3.2.1 Xây dựng đặc tinh kéo 110

3.2.2 Xây dụng đốc tính động lực học 112

3.2.3 Cân bảng còng suât cùa ô tô - dô thi càn bãng công suât cua ô tô 115

3.2.4 Tinh nâng tăng tốc cùa ỏ tò 118

3.2.5 Phương pháp giái tích giái phương trinh cân hàng lực kéo 123

Bài tập chưoĩig 3 132

Câu hỏi ôn tập chương 3 143

Chương 4 ĐỘNG LỤC Hục PHANH Ô TÔ 144

4.1 Khái niệm về quá trình phanh ô tô 144

4.2 Lực phanh sinh ra ớ bánh xc 144

4.2.1 Lực tác dụng lên bánh xe khi phanh 144

4.2.2 Lục tác dụng lèn bánh xc khi phanh có lực ngang tác dụng 146

4.2.3 Ón định hướng của ó tô khi phanh trong tnròng họp hàm cứng không đồng thòi các câu 147

4.3 Phương trinh động lực học ô tô khi phanh 148

4.4 Diều kiện phanh xe có hiệu quà nhát 150

4.4.1 Diều kiện phanh xe cỏ hiệu quã nhất 150

4.4.2 Sứ dụng trọng lượng bám cùa ô tỏ hai câu và co sở lý thuyết về điêu hỏa lực phanh 152

4.5 Vắn đề chổng hăm cứng bánh xe khi phanh 156

4.6 Các chi tiêu đánh giá chat lượng quá trinh phanh xe 157

4.6.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 158

4.6.2 '11101 gian phanh 159

4.6.3 Quãng đường phanh 159

4.6.4 Lực phanh và lực phanh riêng 160

4.6.5 Gián đỏ phanh vã chi tiêu phanh thực tẽ 161

4.6.6 Tinh ổn đinh cùa ô tô khi phanh 166

4.7 Phanh doàn xe 169

4.7.1 Mô hình tính toán với xe kéo rơ-moóc 170

4.7.2 Mô hình tinh toán vói ô tô kéo sơ mi rơ-moóc 172

Bài tập chương 4 175

Câu hói ôn tập chương 4 180

Chương 5 DỘNG Lực HỌC QUAY VÒNG CỦA Ò TÔ 181

5.1 Các phương pháp quay vòng cùa ô tô 181

5.2 Động hục quay vòng ô tỏ 183

5.2.1 Điêu kiện quay vỏng không xây ra trượt bẽn 183

5.2.2 Xác định bán kinh quay vòng nhó nhát và chicu rộng hãnh lang quay vòng 186

5.2.3 Động học quay vòng cùa đoàn xc 187

5.2.4 Gỏc lệch bên cũa bánh xe đàn hải 190

5.2.5 .Ánh hướng cua góc lệch ngang đến động học quay vòng cùa ó tó 191

5.3 Lục tác dụng lên bánh xe khi quay vòng 196

5.3.1 Lực tác dụng lẽn bảnh xc khi quay vòng 196

5.3.2 Xãc định mô-tnen cân quay vỏng ờ bánh xe 198

5.4 Chuyền động của ô tô theo phương ngang 198

5.4.1 Phương trinh chuyên dộng 198

5.4.2 Mô hình phàng tuyến tính 200

5.5 0n định cùa bánh xe dẩn hướng 204

5.5.1 Sự ồn định đàn hỏi cùa bánh xe dẫn hướng 204

5.5.2 Các góc nghiêng cùa trụ đứng 205

5.5.3 Các góc đật của bánh xcdẫn hướng 207

5.6 Dao động cùa bánh xe dẫn hướng 208

5.6.1 Dao động cùa bánh xe dẫn hưởng do phán lực tiếp tuyến ờ hai bẽn bánh xc không bang nhau 208

5.6.2 Dao động cùa bánh xe dàn hưởng do khối lượng quay cùa các bánh xe không được cân bâng 209

5.6.3 Dao đỏng cùa bánh xc dần hướng do phoi hợp động hoc không hợp lý giữa hệ thông treo và dần dộng lái 210

5.6.4 Dao động cùa bánh xe dan hướng do mô-men hiệu ứng con quay 210

Bài tập chương 5 212

Cáu hỏi ôn tập chương 5 218

Chương 6 TÍNH ỚN ĐỊNH CỦA Ô TÔ 219

6.1 Các khái niệm cơ ban 219

6.2 Ón định dọc của ô tõ - 219

6.2.1 Ón định dọc cùa ô tỏ khi phanh cấp tốc 220

6.2.2 ỏn định vi tri trẽn dưỡng có góc nghiêng dọc 222

6.2.3 Ón định dọc khi ố tô chuyên dộng với vận tốc kin 223

6.3 Ón định ngang cùa cùa ô tô 224

6.3.1 Ón đinh ngang cửa ỏ tô (chống trượt) khi chuyển động tháng trân bề mặt ngang 225

6.3.2 Ón định ngang cùa ô tò khi chuyên động trên đường nghiêng ngang 227

6.3.3 Õn định ngang khi ô lô quay võng trẽn dưỡng bàng 22S Bài tập chương 6 230

Câu hỏi ôn tập chương 6 235

Chương 7 DAO DỌNG Ô TÔ 236

7.1 Các khái niệm co bán 236

7.2 Chi tiêu đánh giá 237

7.2.1 Chi lieu dánh giã độ êm diu chuycn dộng 237

7.2.2 Chi tiêu đánh giá về an toàn chuyên động và tài trọng tác dụng xuống nền đường 240

7.3 Mõ hình hệ dao dộng tương đương 242

7.3.1 Mô hình hộ dao dộng tương dương ô tô hai câu 243

7.3.2 Dao động tự do không có cân cùa khối lượng treo khi không ke đến ảnh hưởng cùa khỏi lượng không treo 245

7.3.3 Dao động tụ do không có can cua khỏi lượng treo và khổi lượng không dược treo 249

7.3.4 Dao động tự do có cân 251

7.3.5 Dao dộng cường bức 255

Bài tập chương 7 260 Câu hỏi ôn tập chương 7 26S

Chương 8 TÍNH NÀNG THÔNG QUA CÙA Ó TÔ 269

8.1 Khái niệm chung 269

8.2 Các yếu tố ành hưởng tới tinh nâng thông qua 269

8.2.1 Ảnh hưởng cúa các thông số hĩnh học 269

8.2.2 Anh hường cua các thông sỏ kct cảu 270

8.3 Khá năng chuyên dộng cùa ô tô trên nen dât mem 275

8.3.1 Khá núng chuyên động cũa ô tỏ trẽn đường đất mềm dinh kết 275

8.3.2 Kha năng chuyên động cùa ô tỏ trẽn đường đát không dinh kẻt 277

Bài tập chương 8 279

Câu hỏi ôn tập chương 8 280

Chương 9 TÍNH KINH TÉ NHIÊN I.IẸU CÙA Ô TÔ 281

9.1 Các chi tiêu đảnh giá tính kinh tế nhiên liệu và phương trinh tiêu hao nhiên liệu 281

9.1.1 Các chi tiêu đánh giá tinh kinh tế nhiên liệu 281

9.1.2 Phương trinh tiêu hao nhiên liệu 281

9.2 Dặc tính kinh tế nhiên liệu của ô tô 284

9.3 Ánh hương cùa các yếu tổ kềt cẩu đến tinh kinh tế nhiên liệu ô tô 286

9.4 Anh hướng cùa các ycu tô sứ dụng đen tính kinh te nhiên liệu cùa ô tô 288

9.4.1 Ánh hường cúa vận tốc chuyên động 288

9.4.2 Anh hường cua trọng tai và hộ số sứ dụng trọng tái 288

9.4.3 Mức ticu hao nhiên liệu phụ thuộc vào trình dộ tay nghê của người điều khiến 289

9.4.4 Trạng thãi kỳ thuật cùa ó tô 290

Bãi tập chương 9 290

Câu hòi ôn tập chương 9 297

TÀI LlẸU THAM KHÁO 298

PHỤ LỤC 300

MỚ ĐẰU

Nen công nghiệp chế tạo ô tô ttên thế giới ngây nay đà đạt được nhùng thành tựu cao

VC chàt lượng sứ dụng, tính kinh tê, độ tin cậy, tinh nâng an toàn chuyên dộng, mức độ hoàn thiện kết cảu Sự cạnh Hanh gay gât tiên thị trưởng ô tô the giới đã thúc đây các quốc gia đâu tư mạnh me VC kỹ thuật và công nghệ cho công nghiệp sán xuất ô tô E)ó lã khá nãng lự động hóa ngày càng cao các hệ thống trên ô lô nham:

- Nâng cao an toàn chuyên dỏng;

- Nâng cao lính tiện nghi cho lái xe và hành khách;

Tăng tinh kinh tế nhiên liệu:

- Giảm hrợng khi độc trong khí xá dộng cơ;

Giâm cóng báo dường và chán doãn kỳ thuật;

- Tâng hiệu qua diet! khicn công tác vận tai ô tô

Tất cả các mục liêu trẽn đây chủ yếu đều liên quan mật thiết đến quá trình chuyến dộng cùa ô tò Theo quan diêm về cơ học, chúng ta sỗ nghiên cứu về dỏng lực học ô tỏ, nghĩa lã nghiên cứu mối quan hệ giữa các lực tác dụng lên ô tô và chuyến động cùa nó, hoặc theo quan điẽm về kỳ thuật vặn tai lã chúng ta sỗ nghiên cứu các tính chát chuyên động cùa ô tô Khi nghiên cứu về động lục học hoặc về các tính chất chuyến động của ô tô, chúng ta đểu phái nghiên cứu về ô tô trong hệ thống Đtròng - Xe - Người (hĩnh 1)

Các thõng sổ yêu ciu (hướng, vãn tốc>

Tác động kích thích từ mỏi trirứng unfit đường, gió, phanh không đều)

Hình 1 Sơ đó hộ thòng Dường -Xe - Người.

0 dây tác động từ mặt dường (xa lộ, dường không bãng phãng, dốc dọc hoặc dốc ngang, sự thay đỏi khá nâng bám đường) lên ô tô lã chú yếu, ngoài ra cỏn cỏ tác động của gió, V.V Theo hướng chuyên dộng cùa ô tô còn có sự tác động do sự khác nhau cùa lực phanh ờ các bánh xe bên trái và bên phái.

Chuyền động cua ô tô có the được mỏ tá theo hĩnh 2 ớ đây có ba hệ trục tọa độ: hệ trục tọa độ cố dịnh (Xft >'«, zơ); hệ trục tọa độ của loàn xe (x, y, z) vói gốc toạ độ đật tại trọng tâm ô tô T; hộ trục tọa độ cua khối lượng treo (x )• ’ z ■) có gốc tọa độ đột tại trọng tâm phần treo T*

Chuyển động cùa ô tô theo trục X và Xo là giông nhau Theo hướng này chúng ta nghiên cứu: động lực học chuycn động thảng ô lô; dộng lực học phanh ô tô

Chuyên động cùa ô tô theo trục y hoặc trục yo, chúng ta nghiên cứu động lực hoc- quay vông ô tô

- Chuyên động theo trục ; và Zo chúng ta nghiên cữu vẽ dao động ô tô

Hình 2 Sơ đỏ các hộ trục tọa độ đó nghiên cứu động lực học ó tó.

Đổi với bánh xe (vi dụ bánh xe trước bèn trái), chúng ta sứ dụng hệ trục tọa độ All yiI Zi) Sự lương tác giữa bánh xc VỚI dường thê hiện qua các lục tác dụng: phan lực pháp tuyên, lực dọc (lực kéo lục phanh, lực càn lân), lục ngang Các lực này phụ thuộc lẫn nhau và phụ thuộc vào khá năng bám cùa bánh xe với dưỡng

Các bộ phận cơ bán cua ô tô có nhiệm vụ báo vệ ô tô khỏi các lác dộng dộng lực học cùa đường, cùa dao động vả rung động là hệ thống treo vã lốp xe Thực tể cho thấy rẳng mãp mô biên dạng đường và các dao động thân xc và bánh xe do chúng gày ra dã ánh hướng xấu đen chắt lượng khai thác ô tô đồng thời tãc động xẩu đen chất lượng bề mặt đường Tử

dó dan dền nãng suất vận tai giam di do giam vận tôc chuyên dộng trung binh, tăng ticu hao nhiên liệu, tâng khôi lượng chăm sóc bão dường vã sứa chừa

Chương 1 DỘNG LỤC HỌC CHUYỀN ĐỘNG BÁNH XE

Đe nghiên cứu các quy luật chuyến động cùa ó tỏ trước hểt cần phái nghiên cứu các mõi quan hệ co bán liên quan đôn sự tác dung tương hồ giữa bánh xe và đường khi chủng chuyên đỏng Trong chương này sỗ khao sát động lực hoc chuyền động cua bánh xc khi lăn trcn cãc loại dường khác nhau

1.1 SỰ TÁC DỤNG TƯƠNG Hố GIỮA BÀNH XE VẢ BÉ MẠT TỰA

1.1.1 Lực và mó-men tác dụng lên bánh xe

Bánh xe ô tô với lốp chứa khi nén là hộ dần tiền có tác dụng tương hồ với đường, biến chuyên dộng quay cùa nó thành chuyên động tịnh lien Nhở bộ dẫn lien này mà ô tô có thê chuyên động vã quay vỏng được

Khi chuyên động trên bẽ mặt đường, bánh xe chịu tãc dụng của cãc lực và các mõ-men các lực và các mỏ-men này giừ cho ô lô trẽn đường, di chuyên, dừng lại và thay đỏi phương chuyên dộng cùa nó Trong quá trinh tác dộng tương hỗ giữa bánh xc với bẽ mặt đường, bánh xc và bê mặt dường bị bièn dạng theo các hướng khác nhau Các bánh xe ô tô được phân thành hai loại: bãnh xe chú động vả bánh xc bi dộng

Bánh xc chú dộng là bánh xe dược câp mô-men xoăn từ động cơ đôt trong qua hệ thống truyền lực Bánh xe chù động biến mô-mcn xoắn thành lực kéo và biến chuyến động quay cùa bánh xe thành chuyên động lịnh tiền cùa ô tô

Bánh xe bị dộng là bánh xe không được câp mô-inen xoan lữ động co Nó được dùng

đè truyền phần trọng lượng xe lẽn mặt dường, giảm tái trọng động khi chuyên động trẽn đường cỏ mấp mô vá giám vận tốc chuyển dộng khi phanh nó

Hình 1.1 Các trường họp tác dụng tương hổ giữa bánh xe vời bè mật tựa.

a) Chi cổ lóp b>én dạng; b) Chi cỡ đương bién dpng: c) Cẳ đương vd lốp blén dạng

Tùy theo tính chát dân hôi cua bánh xe vã bề mặt tựa khi tác dụng tái trọng thủng đứng

sẽ có ba trường hợp sau đây (hình 1.1):

- Biên dạng cùa bé mặt tựa không đáng kê so với biên dạng hướng kính cua lốp

I hình 1.1 a) Trong trưởng hạp nãy có thê coi là bảnh xe biên dạng lân trẽn nên đường (cũng) không biên dạng Vận tốc góc cua bánh xe là cui và vận tôc chuycn dộng tịnh tiên cùa bánh

xe là V*

- Biên dạng cùa bánh xe không dáng kê so với biên dọng cua bề mặt tựa Trong trường hợp này có thê coi là bánh xe cứng lãn trẽn nền đường biên dạng (hình I Ib)

- Sụ biến dụng cùa bánh xe và bè mặt tựa là tương đương nhau (hĩnh I le)

Trường hợp thử nhât là chẽ độ chuyên động phó biên cùa các loại ò tô hiện nay Đày

lã chê độ chuyên động đặc trưng cua ỏ tỏ trẽn đường cỏ lớp phu cứng Trưởng họp thử hai rât ít gặp, tuy nhiên, kháo sát trường hợp này chi đóng vai trò phụ Trường họp thú ba là trưởng hợp khao sãt đói với ỏ tỏ chuyến động trẽn đường đất và nhừng nơi không cỏ đường

Do vậy, chúng ta lập trung vào nghiên cứu che độ chuyên dộng cua bánh xe đàn hòi lãn tròn nên dưỡng cứng

Hình 1.2 Lực tãc dụng lẻn bánh xe đàn hôi đứng yên.

Khi bánh xe dứng yên (hĩnh 1.2) chịu tác dụng cua tai trọng thăng dứng là Gí, bánh xe biến dạng sè lỹ váo inật dưỡng một diện tích dược gọi lã vết tiếp xúc cùa bánh xe với mặt đường Khi bánh xe dửng yen thi vét tiêp xúc có dạng thường là hình chữ nhật, còn khi bánh

xe chuyển động, hình dạng vết tiếp xúc là bất kỳ Biểu đồ cùa phán lực mặt đường trong trường hợp nãy có dạng đỏi xứng Khoang cách từ tâm trục bánh xe tói mật đường được gọi

là bân kinh tình cùa bánh xe rt

Khi bánh xe bị động (hình I.3) hoặc bánh xe chú động (hình 1.4) chuyên động đêu dặc tính bièn dang cua chúng bi thay dôi Dưới tác dụng cùa mô-mcn xoăn AA dược câp tử động co đõl trong qua hệ thống truyền lực hoặc cặp lục dọc Pj và /*, bánh xe dãn hỏi bị xoãn hường theo chiêu quay cua nó Khi dó biên dạng cùa bánh xe ờ phân trước vã cua bánh

xe ở phân sau lã khác nhau, nghía là các phân tú cùa lốp đi vảo khu vực tiếp xúc cùa bánh

xe với bề mặt tựa chiu nén (tăng tái), cỏn các phân tư cùa lóp ra khói vet tiep xúc ờ phia sau

sỗ giãn ra (giam tai) và nó không phục hôi được như ban dâu là do tính đàn trẻ cùa vật liệu Biêu đo phân bố ứng suãt cứa phán lực pháp tuyến sê lệch vế phía tnrớc Do vậy, họp lựccua phàn lực pháp tuyên Ri sẽ dịch VC

phía trước theo hưởng chuyên động

một khoang cách đ so với dường tác

dụng ban đầu cùa Gí nó dược gọi là

sự dịch tám áp lực

Khi ô tô chuyên động, bánh xe

lăn đêu vã chiu tác dụng cùa các lục

sau (hình 1.3):

+ Tir khung xe tác dụng lẽn

bánh xc: tái trọng thăng đứng, ký hiệu

là Gi vả lực đằy đật tại tâm trục bánh

xc hướng theo chiêu chuyên dộng, ký , , ,_ _ * ; ° Hinh 1.3 Lực tác dụng lẻn bánh xe bị độnghiệu là Pj Do tinh chất dãn hối cùa chuyển đóng đểu

lõp xe dưới tác dụng cua lực đây Pđ,

tâm trục bánh xe dịch chuyên theo phưong ngang vê phía trước cách trục đôi xứng một khoáng cách bàng c

+ Tử dường tác dụng lẽn bánh xc: các phán lực tiếp tuyến mã hợp lực cua chúng ký hiệu là Xt và cãc phán lực pháp luyến inã hợp lực của chúng ký hiệu là /?1 Diêm đặt của phan lục pháp tuyến Ri là dicm K năm cách trục đối xứng một do^n băng (I Dicm K dược gọi lả tâm áp lực

Ngoài ra còn cỏ các lục và mõ-men ma sát trong các ô trục bánh xe mó-men quán tính, các lực này có trị sò nhó nên có thê bõ qua

Bánh xe dãn hồi chiu tái lăn trẽn nền đường cứng thi bị biển dạng, do đỏ sụ liếp xũc cùa bánh xc với đường là cà một diện tích tiêp xúc Vét ticp xúc này có chiêu dài là In- Các phần tứ phía tnrớc cùa lỏp lãn lượt vào vết tiếp xúc và bị nén lại (tâng tái), các phân tứ phía sau cua lõp lân lượt di ra khôi vet tiep xúc (giám tái) và phục hoi nhưng mắt mát một phân nàng lượng do nội ma sát cùa nó Neu lỏp có độ đàn hôi lý tướng thi nàng lượng tiêu hao cho biên dang cua lóp sê dược tra lại toàn bộ khi lỏp hồi phục lọi trụng thái cũ Nhtmg thục

tế do có nội ma sát giữa các phần tư cùa vật liệu lốp và ma sát giừa đường và lốp nàng lượng tiêu hao cho biến dạng cua lỏp không được trá lại hoàn toàn và một phán đă biên thành nhiệt nãng tòa ra mòi trưởng xung quanh

Trẽn đổ thị hình 1.4a biểu thị mối quan hệ giừa tái trọng tháng đứng G1 với độ vòng hướng kinh /ucũa lóp Khi tãng tái Gí lòp biên dạng theo dường cong OA nâng lượng ticu hao cho biến dạng lả diện tích OAC Khi giâm tái Gỉ, lop đàn hoi trớ lại theo dường cong

AB, nãng lượng được tra lại tương ứng với diện tich ABC Phân diện tích OAB biên thị nâng lượng tôn thất do nội ma sát cùa lỏp.

Hình 1,4b mỏ ta sự phân bô cùa phan lục pháp tuyên theo chiêu dài vet tiêp xúc Hựp lực của các phản lực pháp luyến phân bồ nảy đật tại diem K cách trục đồi xứng một đoạn băng a Sự dịch tâm áp lực này là do lực phát sinh trong vật liệu lốp khi tăng tai (phân lõp

đi vào vết tiếp xúc) và khi giám lãi (phẩn lốp dĩ ra khói vết tiếp xúc) không như nhau Khi tăng tái lực ma sát p< sinh ra giừa các phân tứ lóp cũng chiêu với lực đàn hồi /*., khi giam tài, hai lực nãy ngược chiêu nhau Vi vậy, hợp lục cùa các phàn lực pháp tuyên từ đường tác dụng lẽn bành xe dột dịch về phía trước so với trục đối xửng cùa bánh xe

Hình 1.4 Dổ th/ blẾu dlển sựblén dạng đàn hồl của lổp (a) và bléu đó phàn bổ phân lực

pháp tuyên của dường tãc dụng lén bảnh xe (b).

Phan lực tiêp tuyên Xi xuãt hiện là do tại tâm trục bành xe dặt lực dãy Pj Lực này cỏ

xu hưởng dây vet tiếp xúc giũa đường vã lốp về phía trước theo chiều chuyên động Do vây tại khu vực tiêp xúc sỗ xuất hiện phan lực Xí chỏng lại sự dịch chuyên đỏ

Phan lục Xi cỏ thế thay đối từ 0 đen fa.tp-

Trong đỏ: <ữ là hộ sỏ ma sát giũa đường và lóp, trong trường hợp này, ọ cũng chinh lã

hệ số bám

Điều kiện cân băng cua bánh xe được xác định bơi các phương trình sau:

Pj= Xi; Gi = fa; Gí.Ht = Ri.m =Xị.rj = Pđ.ra (1.2)Như vậy phân lực Xà cản bâng với lực đẩy p,t và tạo ra mô-men có cánh tay dôn lã rj

Đê bánh xe lăn đêu, mô-mcn này phai cân bâng với mô-mcn càn lãn Mf = falli Tri số lực càn lân Ạ được xác định theo công thức:

xe rrf.

Hình 1.5 Lực và mò-inen tác động tên bánh xe chủ động khi bánh xe chuyền động đẻu.

Chúng la xác định trị sổ phán lực tiếp luyến p, ó bánh xe chu động khi nó chuyến động không déu trong trưởng hợp tỏng quát vói gia tôc dọc đặt tại tâm trục bành xe (hình 1.6) Sự khác biệt giừa so đỏ lực vã mô-men lảc dụng lên bánh xe ờ so dồ hình 1.3 và hĩnh 1.5 khi

nó chuyên động không đcu là có them mô-mcn M, tác dụng theo hướng ngược với hướng vận tốc gỏc an:

M, = j^t = (1.8)

III

ơ đày: jt - mô-mcn quán tinh khôi lượng quay cùa bánh xc đôi với trục quay cùa nó

|kg.m7|; £1 = diưddt gia tốc góc cùa bánh xe [rad/s2]; t thời gian [s].

Hình 1.6 Lực vã mỏ-men tác dụng lẻn bánh xo chủ động khi nó chuyền động không đêu

Chúng ta thiết lập phương trinh càn bàng mô-men đối với điềm O:

ơ đây: Mi I mô-mcn khi bánh xc quay không đêu có kê đên quán tính cùa khôi lượng

quay cùa hệ thống truyền lực khi nó quay không đều

Khi giái phương trinh (1.9) dôi với /*., ta có:

(MO)

rJ r.<

Thành phần thứ nhất ớ vế phái phương trinh (1.10) chính lã lực vòng của bành xe Pí),

tác dụng khi bánh xe quay không đcu với bán kinh r,r:

(1.13)Thành phản thử hai trong cõng thức (1.10) được gọi là lực cán lăn /*<:

Hinh 1.7 Sơ đỏ thay thế lực và mớ-men tãc dụng lên bành xe chủ động.

Trong mô hình các lực và inó-mcn tác dụng lèn bánh xc chu dộng, chúng ta biêu thị véc-tơ lực p, bàng hiệu giừa hai véc-tơ lực Pt vã Pf (hĩnh 1.7) phàn lực pháp tuyên Rt&s đi qua tàm trục bánh xe và bô sung bâng mô-mcn can lãn M/

0 bánh xe bị động, lục p, được xảc định như sau:

1.1.2 Cân bằng công suất ớ bánh xe

Đê đánh giá tinh chắt động lực học cùa bánh xc chú động khi chuyền động không đều theo hình 1.5, chúng ta viết phương trinh càn bâng mô-men các lực tác dụng lén bánh xe:

A/i,-A/)=A/, + Pi.<, <1.18)

Nhân ca hai VC cùa phương trinh (1.18) với ữ>Ẳ, la nhận được phương trinh cân bảng công suất:

( j W Ấ z - M t = M, M, + p, ỚẶ (1.19)Tích cùa (ờA.rư) chinh là vận tốc dài cúa bánh xc không ke trượt Vận tốc cùa bánh xe V* gỏm vận tốc V vã V,, chúng ta viết lại phương trinh có kẽ đến sự trượt cùa bánh xe:

- M ,).<yĂ = M/Ml+P, -V, + p, V, (1.20)Hay là: A',., ='V, + >v, + jV, (1.21)

Ó đây: Nt) - công suất được cắp cho bánh xe chú động: 1V> công suất khác phục lực cán lãn; V công suất đê chuyên động; N, công suất dè trượt bánh xe

Công suất |V, lả công suất có ích dũng đẽ chuyên động cúa bành xe và khác phục lực cán lãn N) Ty sỏ giữa công suăt N, và cóng suất A'í,( dược gọi là hiệu suat cùa bánh xe vã được ký hiệu là 7».-

_ N, p,.v, p,.v, p,v,

p^r^ p^ • 1.22)

Tý số p, VỚI Pot; có thế khao sát như hiệu suẳt cùa quá trình biến đối cõng suắt kéo thành công suãt chuyên động cùa bành xe do khác phục lực cán lủn Biên dạng cúa be mủi lựa kèm theo việc tạo vết bánh xe, còn trên hề mặt cứng thi sè cho trượt quay hoặc trượt lết Chúng ta gọi nó là hiệu suất chuyên động làn của bánh xe vã ký hiệu là ìỊf Ta có:

Thay (1.24) vào (1.23) ta được: '1, = I L 11.25)

Tý số giữa vận tôc V, và Ví sẽ là hiệu suất cùa bánh xe có tính den ánh hướng cua trượt quay bánh xe Chúng ta ký hiệu giá trị hiệu suat này lã vã gọi nó lã hiệu suat trượt quay:

Đôi với ô tô du lịch, khi bánh xc lãn trcn bè mật dường có lớp phủ cúng ó chc độ bi động thi »/í = 0.92 4- 0.93 Nhu vậy sẽ có khoáng 7 - 8% công suat động cơ ticu hao cho mất mát đàn trề cùa lốp và trượt quay cùa bánh xc ĐỎI vói õ tỏ tái thi

>lt = 0.87 - 0.90 nghĩa là khoáng 10 4- 13% cõng suẩt động co chi cho sự lăn cùa bánh xe

1.1.3 Ché độ chuyền động cùa bánh xe

Tùy theo hướng cùa các lực và mô-mcn tãc dụng lèn bánh xc mà người ta chia ra các ché độ làn cũa cảc bánh xe nhu sau: chù động, tụ do trung gian, bị động và phanh, ơ dãy, chúng ta chi khao sát các bánh xc chuyên dỏng đêu

+ Chế độ chu động (hình l.8a): Khi mà bánh xe được cấp Mt cùng chiều với vận tốc góc (Ut Từ tãc dụng cua nó, ớ mặt phăng đường phát sinh phan lực tiểp tuyển p, cỏ chiều cũng chiêu véc-tơ vận tôc cùa bánh xe V, I.ực đây P,I tù khung xe tác dụng vào trục bánh xe

có hướng ngược với vận tổc 1'1

+ Chê độ tự do (hình 1.8b); là chẽ độ lãn không có lực p„ khi dó, tri so cua mô-mcn A/1 bảng trị sô mó-men cán lủn Mf Trong trưởng họp nảy, lực đây lừ khung xe Pj cùng bang 0

Hình 1.8 Các chi độ chuyên động của bánh xo.

4 Che độ trung gian (hình I.Sc): Trong trường hợp nãy, mô-inen kẽo nhỡ hơn mõ-men can lãn Bánh xc chuyên dộng dược là nhở mô-mcn kéo Mi và lực dây từ khung xc Pj

4 Chề dộ bị động (hình l.sd): Bánh xe không được cấp M) vả bánh xe chuyến động được là nhờ lục đây tử khung xc Trường hợp này bánh xc lăn ư chẽ độ bị động

4- Chế độ phanh (hình l.8e): Trưởng họp này, bánh xc chịu tác dụng cùa mô-men phanh Afi < 0 và lục đây từ khung xe p.f Lúc này bánh xe làm việc ơ chế độ phanh

1.1.4 Các loại bán kinh bánh xe

1.1.4.1 Bán kinh thiết kế

Bân kinh thiết kê là bán kính được xác định theo kích thước tiêu chuãn cùa lóp ký hiệu lã r Lốp trên ô tò thường có kích thước được ký hiệu nhu mô tà trên hình I.9 Cản cứ vảo ký hiệu lốp chủng ta có the xãc định băn kinh thiết kế cùa bánh xe như sau:

r = (0.5.í/ 4- H ).25.4 IO ' [m] (1.28)

Đòi vói lôp tò rò it do II ' B nén có thê tinh theo công thức sau:

B - chièu rộng profile lỏp; H - chiểu cao profile lổp:

D - duõng kinh ngoài của lóp;

d — dường kinh lắp vành bánh xe.

Hinh 1.10 Bán kính tinh học của bánh xe (n).

G a - tải trọng phàn bó lèn bánh xe;

R, - phàn lưc pháp tuyốn của dưỡng.

Bán kinh tình học được ký hiệu lã rr

r, = 0.54 4- // = 0.54 + a A,.B [m]

Ó đảy: 2 lã hệ số biến dạng theo phương z của lốp

< I.3O)

1.1.4.4 Bàn kinh động lực học (hình 1.11)

Bán kinh động lực học là bán kính đo

được băng khoang cách từ tâm trục bánh xe

đèn mặt phàng cùa đường khi bánh xc lân

dưởi tác dụng cùa lực vã mò-men được ký

hiệu là rj

Trị sỏ của bân kinh này phụ thuộc vào

các thông sô như: tai trọng thăng dứng, áp

suất khí nén trong lốp mô-men xoằn A/1

hoặc mô-mcn phanh A/,., và lục ly tâm khi

bánh xc quay rj ~ r,

1.1.4.5 Bán kính lán

Bân kinh lản là bán kinh cùa bánh xc

giá định não đó, ký hiệu là n Bánh xe giá

định nãy không bị biến dạng khi lảm việc,

không bị trượt let hoặc trượt quay, có cùng

vận tổc tịnh tiến vã vận tốc góc như ở bánh

xc thực te (hình 1.12)

Hình 1.11 Bán kinh động lực học của bánh xe (íđ).

G - tó/ trong phán bó lén bánh xe; R - phán lực pháp tuyên của dường; p„ - lực dáy từ trục bánh xe; p, - phàn lưc tiếp tuyền của đuúng;

M — mỏ-men xoàn chủ dộng.

Hình 1.12 Bân kinh lan của bánh xe.

Từ định nghĩa ta có:

r, = V / rự, = s / 2ir.Nt: r, = - 4 ;r, = (I.02 + l,04).r, (l 31)Trong đó: V vận tốc chuyên động tịnh tiến cùa trục bánh xe (bủng vận tốc chuyên động cua ô tô) |m/s|; <Ví vận tốc góc cua bánh xc |rad/s|; s quãng đường xc chạy [ni|

Bán kính lãn còn dược gọi là bán kính động học Trong quá trinh bánh xe lãn bán kinh lủn r.1 phụ thuộc vảo lực tãc dụng lên bảnh xc, khá năng bám cua bánh xc với đường, độ dãn hòi và áp suất hoi lôp Tri so bân kính lãn thay dôi trong phạm vi rộng Từ hình 1.12, nhặn thây bân kinh lăn chinh là khoáng cách từ tâm trục bánh xe đến tâm quay tức thời cùa nó

Cụ thê như sau:

- Khi bánh xe lãn hoàn toàn, bán kinh làn bắng bún kinh động lục học: n = rj.

- Khi bánh xc bi trượt quay, bán kinh lăn nho hơn bân kính động lực học Tâm quay tức thôi nàm trong giói hạn cùa bánh xe (diêm a') và »•’ < V Khi trượt quay hoãn toàn

V ■ 0 nhưng (0, * 0 nên n 0 Tàm quay tức thời trũng với tâm trục bánh xe

- Khi bánh xc trượt let bán kính lũn lớn hon bán kinh động lực học tâm quay tức thời nam ngoài bánh xe (điềm a”), v" > V Khi trượt lết hoàn toàn v” í 0 nhưng &>* = 0, do dó

Bán kinh tinh toán được xãc định như sau: rt=Ả.j (1.32)Trong dó: r - bán kính thiết kế; A - hộ số biền dạng cùa lốp; lốp áp suất thấp:

= 0.930*0.935; lốp áp suất cao: X =0.945*0.950

1.1.5 Hiện tượng trượt cùa bánh xe và thông số đánh giá

1.1.5.1 Hiện tượng trượt của bánh xc

I liện tượng trượt cua bánh xe xuất hiện do nhiều nguyên nhân sau đây:

Hiên lượng trượt do lực P,I

Đôi với bảnh xe bị động, lục đây p.! có xu hướng đây bánh xe chuyên động tịnh tièn

ve phía trước, bút bánh xe trượt trên đường theo chiêu chuyên động cùa ỏ tỏ hay nói cách khác lã lực P,I có xu hướng dây vet tiep xúc trượt vê phía ngược vói chicu quay cua bánh xe Hiện tượng nãy gọi lả trượt lết Đoi với bánh xe chú dộng, lực PjCÓ chiêu ngược lại Lực Pj

cỏ xu hường dãy bánh xc ngược vôi chiêu chuyên dộng cùa ô tỏ và gây mát mát về vận tốc chuyên động tịnh tiên cùa nó Duỏi tác dụng cùa lực Pđ vêt tiếp xúc giữa bánh xe với dưỡng có

xu hưởng bị đấy về phía sau cùng VÓI chiểu quay cùa bánh xc I liộn tượng này gọi là trượt quay

Hình 1.13 Sơ đổ lực ma sát vã lực ãn khớp tác dụng I6n bánh xo bị động lAn trén nốn dường bién dạng.

- Hiện tượng trượt do hiên dạng vòng cùa lôp

ơ bánh xe bị động, dưới tảc dụng cứa lực Pđ lán» xuất hiện phán lực tiẽp tuyến X1 tại vet tiep xúc Phan lực Xi lâm cho các lóp hướng kinh cua lôp bj uốn cong và keo câng ra ờ nứa trước vet tiếp xúc, co lại và phục hồi ở nữa sau vết tiẽp xúc Do vậy, bản kính lủn thực

te cúa bánh xe tâng lẽn vận tóc tinh tiên cua bánh xe lởn hon vận tôc chuyền dỏng cua ô tỏ

ơ bánh xe chù dộng, do tác dụng của rnô-men xoan Mi củc lớp hưởng kinh cùa lốp bị uốn cong vã nén lại ớ nứa trước vét tiêp xúc do đó bán kinh lăn thực te cùa bánh xe nhó lại nén quãng đường đi dược nhỏ hơn quãng đường lý thuyêt Dó là nguyên nhân gây mât mát vận tốc chuyến động cua õ tô

- Hiện tượng irưựl cùa hành

xe lún irên dường hiến dựng

Khi bánh xe lăn tròn dường

hiên dạng, inột phan bánh xe bị lũn

vào dat Do dỏ ngoài sự tác dụng

giừa bề mặt ngoài cùa lốp với

đường thi còn có sự tác dụng giừa

các vâu lôp tỳ vào đât Khi đó, tại

vết tiếp xúc ngoài lực ma sát giừa

đường và lốp, còn có các phan lực

tác dụng lẽn vãu lõp Các phán lực

này gọi là lực ăn khớp Lực ãn

khớp chi xuất hiện khi các vẩu lốp

tỳ vào đắt và vet tiếp xúc có xu

hưởng trượt Hướng trượt phụ

thuộc vảo loại bành xe Hình 1.13

lã so đô mò tã lực ma sát và lực ăn

khớp tác dụng lẽn bành xe bị động lăn trên đường biên dạng

Hình 1.14 Hiộn tirọng trượt quay cùa bính xo chủ động tr6n đường đắt mồm.

Be mặt tiep xúc có xu hướng bi trượt vê phia trước theo chiêu chuyên động cua ô tô dưới tác dụng cùa lực đấy Af Sự trượt chi xuất hiện khi lục ma sát vã lục ủn khớp không giừ

nôi vet tiêp xúc (khi p,t > Gí.<p) Lúc này, vet ticp xúc sẽ trượt vê phia trước ngược vói chiêu

quay của bánh xe, đỏ lã hiện tượng trượt lết cùa bánh xe

Đối với bánh xe chú động, lực Af có xu hướng đầy vết tiếp xúc ngược VỚI chiều chuyến động cùa ô tô Sự trượt chi xuắt hiện khi lực tna sát và lực án khớp không cỏn khá nâng giừ được vết tiẽp xúc (khi Xi > Từ thực tế quan sát sự lăn của bánh xe chu động trẽn dường biên dạng nhận thây: các vầu lôp ẽp đât vê phía sau một đoạn băng b (hình 1.14), dõng thời tâm trục bánh xe còn bị đây vẽ phía sau so với trục đoi xứng Do vậy bảnh xe chú động sẽ bị mât mát vận tôc chuyên động tịnh lien

Khi đà truyền mồ-men xoằn đến bánh xe chu động thì nhất thiết sè xuầt hiện sự trượt cùa bánh xe hoặc nhiêu, hoộc ít Sự trượt sỗ không xây ra khi bánh xe chú động lăn không lãm biến dạng ngang cùa đắt, biền dạng vòng cùa lốp Trường hợp này chi có khi

Xí = Õ(/>ư = 0)

1.1.5.2 Thông só đành giã

Đè dánh giá sự trượt quay cùa bánh xe chú động, người ta sữ dụng hệ sổ trượt <TV I lệ

số trượt ơự được dặc trung bảng tý số giừa vận tốc mat mát vã vận tốc lý thuyết:

1.2.1 Lực cản lăn của ô tô

Qua nghiên cứu ớ trên, nhận thây răng lực cán lăn bièu thị sự tôn hao cõng suãt do biên dạng cùa lòp, của đường, tôn hao do ma sát giữa dường vói lôp và các dạng tôn thát khác có hên quan đẽn quá trinh lăn cùa bảnh xe

Lực can lãn cùa cùa ô tó dược dinh nghĩa như sau:

(1-35)Trong dó: Ri - phan lục ticp tuycn ờ bánh xc thứ i |N];

hệ thống truyền lực Vi vậy, tống các lực cân lãn của từng bánh xe riêng biệt sè cho trị số khác nhiêu so với lực cán lãn thực te cua toàn xe Do dó, lực can lãn cùa ó tô cân dược xác định trong lỏng thê xe hoàn chinh

1.2.2 Các yéu tó ành hường đen lực càn lăn

Lực càn làn phụ thuộc vảo các yêu to kết cấu của ô tó và các yếu tố sữ dụng nó:Tái thăng dửng tác dụng len bánh xe: Đây là yen tò anh hương trục tiép Có thê coi phan lực pháp tuyến cua đường cân bảng với tai thing đứng, sự tốn thắt trong lốp phụ thuộc vào biên dạng hường kính cùa bánh xe mã biến dạng nãy tửng lẽn khi tủng tái Ngoải ra, khi tàng tài thảng đứng, áp lực riêng trên đường sè tàng lén, do vậy, lực cân lãn tàng lèn (sự ánh hướng này lã gián ticp)

- Tính chát và trụng thãi cua đường: Khi bánh xe lản trên dưỡng biển dạng, công suất cùa õ tô phái tiêu hao cho biên dạng không chi của lốp mã cá của đường Cõng suãt tiêu hao cho đường biên dạng được thê hiện qua việc đâm dàl và ẽp đàl sang hai bên vét bánh Vì vậy, đường biên dạng càng nhiêu thi lục can lãn càng lớn

- Ap lực riêng trẽn dưỡng: Áp lực riêng trên đường là ty sõ giữa tái ưọng thăng đứng với diện tích vết tiẽp xúc giữa bánh xe với đường Trong tinh toán, có thê coi ảp lực riêng bảng áp suât hơi lôp nhân với hệ sổ Cụ nào đó:

Trong đó: ợ áp lực riêng trẽn đường: <7(1 áp suất hơi lốp: cu hệ số tinh đến độ cứng của lốp Gân dứng, có thê coi cv phụ thuộc vảo áp suãl hoi lóp Khi đó:

c„= 1 + 0,1 <7< (1.37)Giam áp suất hơi lỏp (tương ứng với việc giam áp lực riêng tròn dường) có anh hương hai chiều đồi với lực can lản Giam áp suất hơi lốp sỗ làm tăng sự biến dụng cua lốp do đó, lực căn làn lủng lẽn

Khi xe chuyên động trên đường dât mcm, mát mát cõng suàt chu yêu là do dường biên dạng Bôi vậy, trên đường đât niêm, việc giam áp suât hơi lòp sẽ làm tâng diện tích vet lièp xúc, giảm úp lực riêng trên đường giám biên dạng cúa dưỡng, dẫn đến giám lục càn làn.Vặn (Ốc chuyên động cũa ô tô: Khi tủng vận tốc chuyên động cùa xe lực cân làn tảng lên Trên đường cứng, lực cán lăn tăng lên lã do tăng chu kỹ biến dạng trên đơn vị thời gian, lóp không kíp phục hỏi lại hoàn toàn tại khu vực tiêp xúc do dỏ nãng lượng tiêu hao cho biên dạng được hoàn lại se ít đi Tâng vận tôc chuyên động làm tàng ma sãt trong vật liệu lốp, do tàng vận tốc biến dạng cùa bánh xe nen lực căn lãn tảng lèn.

Trên đường biên dạng, khi tâng vận tỏc cỏ thê xảy ra hai hiện tượng đoi lập nhau:+ Đối với lốp: (ủng vận tốc sồ lâm tâng lực căn lăn

+ Đổi với đường: (ăng vận lốc làm rút ngán thời gian lan truyền biến dạng cùa đắt nên

sự biên dạng tiếp theo cua dât sẽ giam đi, do đó giám lực cán lãn Cũng có the giai thích: khi tăng vận tóc chuyên dộng, thởi gian tác dụng cùa lực sẽ rút ngân, do dó, đát không kíp bicn dạng nhiều nên lực cán làn sè giâm

- Ket câu vả trạng (hái cùa bánh xe: Sô lượng bảnh xe đường kinh bành xe kết câu hoa lốp vã trạng (hãi bề mật làm việc cùa lốp có ánh hướng đến lục cán lăn

- SỔ lượng bánh xe: Khi tái thăng đứng trẽn mồi bánh xe là như nhau, neu sổ lượng bánh xe cua xe nào nhiêu hơn thi lực can lãn cùa xe dó se lớn hơn

- Dường kinh bánh xe: Khi áp suất hơi lốp và chiêu rộng profile lốp là không đôi, tảng đường kinh bánh xe sỗ làm tảng diện tích tiếp xúc, do đó, làm giâm biên dạng của đường vã cùa lỏp dẫn đèn giám lực cán làn

Bõ tri bánh xe: Khi khoáng cách giữa hai bánh xe câu trước bảng khoáng cách giừa hai bánh xe cáu sau trong trường hợp náy nêu xe hoạt động trên dường dãt mem dinh kêt thi các bánh xe câu trước có tác dụng dâm dát, các bánh xe cáu sau sẽ lãn trên nén dàt dã được đâm, vì vậy, lực cán lãn cùa xe sẽ giâm đi

Kết cấu phan hoa lốp: Khi lãng số lượng vã chiều cao vẩu bảm sè lãm (âng biến dạng cùa đường đắt mềm lực cán lủn sê tăng lên

Trạng thái bề mặt lãm việc cùa lốp: Khi cãc vấu bám mòn sè làm giám biến dạng cùa đường dãt mem, song chat lượng bám cua bánh xe với dường sẽ xâu di nhiêu

Mặc dữ cỏ nhiêu ycu tô anh hương den hộ sô can lãn dã dược nghiên cứu, nhưng các còng thức chinh xác đe xác định hệ số cán lân là không có Vì vậy, người ta đưa ra công thức xác định bằng thực nghiệm cỏ kê đến ảnh hưởng của vận toe chuyên động:

ơ dây: kf- hộ số ke (len anh hương cua vận tố den hệ số càn lãn; Aỵ = 6,5.10 4 [c2/m j hoặc A/ = 5,0.10 5 |h;/km2] Giá tri hộ số can lăn ờ bánh xe chu dộng có the lầy lớn hơn ơ bánh xe bị động khoáng 10 - 15%.

1.2.3 Phương pháp thi nghiệm xác định hệ số cản làn

Hộ sỏ can lãn được xác định băng thực nghiệm xe trong phỏng thi nghiệm hoộc trên đường, l ũy theo điều kiên mà lụa chọn phương pháp thí nghiệm cho phù hợp

1.2.3.1 Phương pháp chuyón động chậm dân

Cho xe chuyến động với vận lổc xác định trên đoọn đường bảng phàng Sau đó cắt nguồn động lực từ động cơ bàng cách chuyên cằn điều khiến hộp số về vị trí trung gian Khi

đó, xe sõ chuyên động chậm dãn rỏi dứng hân Phương trinh cân bảng đỏng năng cỏ dang:

Trong đó: P/ lực căn lăn (NI; 5 quâng dưỡng xe đi được sau khi cát nguồn động lực [mị; d' hệ số khối lượng quay cua ô tỏ khi cút nguồn động lực truyền xuồng các bánh xe chủ động, d' = 1.05 1.15 giá trị lớn lây đối với xe nhiêu câu vã có đường kinh bành xe lởn;

r - vận tốc cùa ô tò khi bảt đầu cắt nguồn động lực [m/s]; jVf - khối lượng của ò tô [kg].('húng ta ghi vận tốc V cùa ô tò khi bất đầu cắt nguồn động lực và do quàng đường xe chuyển dộng 5, thay các số liệu do vả tinh toán vào còng thúc (139) dê linh lục P/ Hệ số căn làn dược tinh theo công thức sau:Ị = Pị/G. o đày G = jW.g là trọng iuợng ô lô thi nghiệm

1.2.3.2 Phương pháp dùng xe kéo

Cho hai xe kéo nhau, giũa chúng bô tri lực kế tự ghi (hình 1.15) Khi xe kéo chuyền động với vận tốc ổn dịnh, lực kế sẽ chi một giá trị xác định Giá trị này chinh bang lực cán lân P/ cùa xe dược kéo Biel trọng lượng cũa xe được kéo sè xức định được hệ số cân lân Ọua thực nghiệm, người ta đà xảc định được các giá trị trung binh cùa hệ số căn làn trên các loại đưởng khác nhau Các giá trị này cho trong báng 1.1

Hình 1.15 Sơ đô thi nghiệm bằng phương pháp dùng xe kẽo.

1 Xe kủo; 2 Xe được kóo; 3 Lực ki tự ghi.

Bàng 1.1 Giá tr| hộ số càn lăn to của một số loội đường

Loọi dường

Hệ số cũn lùn f ứng với V < 22,2 m.'~' (80 kmlr')

1.3.1 Lực kéo tiếp tuyến cùa bánh xe - bãn chắt lực kéo theo bám

Khi bành xe lăn dưới tác dụng cùa mô-men xoăn Mr lừ bành xe tãc dụng lên đường một lực có chicu ngược với chiêu chuycn động cùa ô tó Lực này là lực vòng cùa bánh xc chú động Nhờ tác dụng tương hỗ giữa bánh xe với mặt đưửng bành xe sê chịu một phán lực tương ứng từ đường tác dụng lẽn bánh xc cùng chiêu chuyền dộng cua ô tô Phàn lực này đuọc gọi lả lục kéo liẽp luyến cùa bánh xe ký hiệu lả Pt Như vậy, lục kéo lièp tuyển chinh

là phan lực cùa lực vòng

Phán lực tiếp luyến cùa dưỡng tạo nên lực kéo, về ban chất là lực ma sát giữa đường

và lốp vã lực ăn khớp cua các vắu bám tỳ vào đắt Lực ăn khớp chi xuất hiện khi bánh xe lăn trên nen dường biên dạng

Lực kẽo sinh ra trẽn bánh xe chú động ở loại đường cho tnrớc cõ một giá trị giới hạn phụ thuộc vào chãt lượng bám cua lôp vói bê mặt dường Giá tri lớn nhãt cua lực kéo trong thực tè co thê cỏ được theo điẻu kiện bám được gọi là lực kẽo theo bám hay gọi tát lã lực

bám Pọ.

Lực bám cùa bánh xe thử i được xác định theo công thức sau:

(1.40)Trong đó: ự,- hộ số bám cùa bánh xc thử i hộ số này độc trưng cho độ bền cùa vểt liếp xúc giữa bánh xc vói đường; Gợi- tài trọng thắng dửng tác dụng lèn bánh xe chủ động thứ i hay còn gọi là trọng lượng bám

Theo định nghĩa VC lực bám, có thê viêt: (1.41)

Trên dường cứng, độ bên cùa vet tiêp xúc dược xác dinh bàng ma sát giữa bánh xe vói

bề mặt dường Hệ số băm trong trường hợp nãy được xác định bằng hệ số nia sát tình giữa đường và lôp

Khi bánh xe lăn trên đường biên dạng, độ bền vết tiết xúc phụ thuộc vào các tinl) chất cua đắt Dưới tác dụng cua lực vòng, sê xuất hiện sự trượt cùa khối đắt năm giừa hai vẩu bám Bè mặt trượl cua khôi dat dược xác định băng khoang each ab và chiêu dãi be cùa vâu bám (hình 1.16)

Hình 1.16 Sơ đó mô tã sự ăn khớp giữa vảu bám vời đảt.

Mặt khác, đất giừa các vẩu bám còn bị nén lại can nén được đặc tnrng băng ma sát trong của đãi Khi dó lực càn trượt (lực ăn khớp) được xác định theo công thửc sau:

Trong đó: p„ - lực cân trượt; - lực bám giữa các hạt đất: /* = ct.F„; c* - hệ số càn trượt cùa dát, hộ sô Cb phụ thuộc vào (inh chàt cơ lý cua đât và tai trọng thăng dứng tác dụng lèn bè mật trượt; Ft, - tông diện tích bẽ mặt trượt; p'„, - lực cán nén cùa đàt: p'„ = G'./1'; G’ tái thủng đứng tác dụng lên vùng ma sát: // hệ số ma sải giùa cảc hạt đát

Lóp tỳ vào dât nên còn xuất hiện ma sát giữa dưỡng và lop:

c =GV

ơ đây: P', - lực ma sát giũa đường và lop:

G’ tái thủng đứng tác dụng lên các vấu bám:

ụ'~ hộ số ma sát giừa dưỡng và lôp

Như vậy, độ ben cùa vết tiếp xúc dược xác định bảng tông các lực cán kể trên cân dất Tỏng lực cán này chính lã lục bám cua bành xe với dưỡng:

Phân tích biêu thức (1.43) thấy:

Khi bành xe làn (rên đường cứng, tliãnh phản thử nhắt vã thứ hai của vế phái bang không vì đường không biên dạng I.ực bám trong tnràng hợp nãy bãng lực ma sát giữa đường

và lốp:

- Khi bánh xc lăn trên dường dàt dinh kct biên dọng (dường dât sét ảm), lực bám dược xác định bủng lực bám dinh và nội ma sãi cùa đât Lực ma sât giừa đường và lốp có thê bỏ qua Khi đó, lục bám sè bảng:

P,=cb.Fu+G'.ự (1.45)Khi bánh xe lãn trên đường đất không dinh kết biến dạng (đường cát khô) thi lực bám dinh của đât và ma sát giữa đường và lóp nhó hon nhiêu so VỚI nội ma sát cùa đãt Khi

đó lực bám được xác định bâng thành phan thứ hai của vẽ phải biêu thức (1.45):

Như vậy biểu thức (1.43) cho phép biếu thị bân chắt vật lý cúa lực bám nghĩa lã bàn chất vật lý cùa các hiện tượng đặc trưng cho độ ben cùa vết tiếp xúc Tuy nhiên, sừ dụng biêu thức (1.43) trong thực tê rất khỏ khăn vì có nhiều yeu to anh hương đen các hệ sô

Vì vậy khi can tinh toản xảc định lực bám ngươi ta chi cân sử dụng cõng thức (1.40)

1.3.2 Lực kẽo cúa ô tô

Lực kéo cứa ô tỏ băng tỏng lực kẽo sinh ra trên các bánh xe chu động:

(1-47)I-I

ơ đây: m - tông sò bánh xe chu động cùa ỏ tỏ

Giá trị cũa lục kéo theo điều kiện bứin cùa các bánh xe chữ động đuực gọi lả lực kèo theo bám cứa ò tò, hay còn gọi là lục bám cùa ô tò Pọ

PÝ = n G,, + Gai + 0 G~ (1.48)Trong đó: 01 ụ>z Ợn hộ sỏ bám cua các bánh xe chu dộng I 2 /I vơi dường;Gợi Gự2 G9« trọng lượng bám ở bánh xe chu động 1.2 II

Neu coi hệ số hám ớ các bánh xe là như nhau và bàng ọ thì ta có the viết:

P?=V(G9, + G9ỉ + + g„);g ;(I +g ; 2 + + G,„ =G\, (1.49)Lực bám cùa ô tô sê là: P ■ <p.Gv (1.50)

1.3.3.1 Trọng lượng bám của xe

Trọng lượng bám của xc tỳ lệ thuận với lực bám Phàn tích công thức (l 47) nhận thấy ràng:

- Neu <p,.(!rl * Vi-G,i * — * cỏn mô-men truyền đen các bánh xe là như nhau

!hệ thõng truycn lực có vi sai đôi xứng giữa các bánh xc và giữa các câu chu dộng), thì bánh

xe nào có (e».Gp) nhỏ nhắt sẽ bị quay trượt trước Vi vậy, lục kéo thực tê cỏ thê có dược trong trưởng hạp này sỗ bàng: /ị = ó dãy Iib - sổ bánh xc chu động

Đoi với hộ thông truyền lực không có vi sai hoặc vi sai dược khóa, mô-men xoãn truyền đên các bánh xc chú động phụ thuộc vào mô-mcn cán trcn các bánh xc đó Khi lục kỏo trên một bánh xe đạt giá trị giói hạn thi sỏ gãy nên sự phân bõ lại sức cân vã lãm tàng lực kéo trên cãc bánh xe còn lại Khi đó lục bám của toàn xe sè được xác định theo cõng thức (l.40)

1.3.3.2 Chẳt lượng và trạng thái của đường

Chất lượng và trạng thái cùa đường là yếu tổ quyết dịnh ánh hướng lới hệ số ma sát giữa đường với lốp cùng như lực bám dính vã lục căn nén cùa đãt

Độ âm cua đát ánh hưởng tới chát lượng bám cùa bánh xe với đường Khi độ âm cua đât tãng, hộ sô ma sát giữa dường và lôp giám, dặc biệt là giam hộ sõ cán trượt và hệ sò ma sát trong cùa đât, do đỏ, giâm dáng ké lực bám cùa ô tô

1.3.3.3 Áp lực riẽng trên đường (áp suắt hoi lốp)

Giám ãp lực riêng trẽn dưỡng sê lâm tủng diện tích tiẽp xúc vã dần đèn tâng lực bảm cua bánh xe Ngoài ra, trẽn dưỡng biên dạng, giam áp lực riêng còn lãm giám lực cán lăn dia bánh xc, do vậy, càng bao dam diêu kiện tôt cho xc chuyên dộng

Ọua thực tê sứ dụng các loại lóp chuyên dùng có áp suât rãt thâp (lôp con lãn khi nén),

đà chi ra ràng trên nền cát, việc giám ảp suat hơi lỏp có ánh hương rỗ rệt đen hệ so bám Khi giam áp suãt hơi lop tử o.ox xuồng 0.03 (MPa], hệ so bám tảng từ 0.47 đến 0.65

1.3.3.4 Loại hộ thồng truyền lực

Khi sư dụng hệ (hòng truycn lực thủy lực hoặc thủy lực co khi sự thay dõi vận tôc chuyển động cùa xe cùng như sự thay dối mô-mcn xoắn trên bánh xe chú động diẻn ra một cách từ tử êm dịu không gày giật xe Dơ dó sự ủn khớp giừa xe với đưởng ít bị phá húy

(lam bao tâng lực bám cùa ô tô Khi tinh toán dộng lục học cho xe có hộ thông truyền lực thủy lực hoặc thủy cơ, hệ sô bám lây lãng lén tù 5 10% so với hệ thõng truyền lực cơ khí.

1.3.3.5 Kết cấu của lốp

Hình dạng vắu bám bo trí vấu bám kích thước vắn bám (đặc biệt là chiều cao vẳu bám) cỏ ánh hường quan trọng đèn khá nàng bám cùa bánh xc với dường Lụa chọn hình dạng vấu bám lã một vấn đề phức tạp vì khi kháo sãt sự ủn khớp vã cãc vấu bám vói đường bién dạng, không the bo qua việc khao sát lực càn lãn tác dụng lén nó

Như vậy với điểu kiện tai như nhau thi yếu tố co băn ánh hương đen lực bám lã điều kiện dường Với moi loại dưỡng khác nhau, hộ sò bám sẽ khác nhau Trên dường tót, hệ sô bám có thề đạt Ợm.n 0,8 Trẽn đương đất mềm hệ số bám có thể chi đạt 0.2 0.3 Như vậy

hệ sò bám xãp xi bảng hộ sò cán lãn Trong trương hợp nãy xe không thê chuyên dộng dược

1.3.4 Phương pháp thi nghiệm xãc định hệ sổ bám

Hệ số bám là thõng sổ quan trọng khi khao sát động lực học cua ỏ tỏ Hệ sỗ bám được xác dịnh bàng thực nghiệm Hệ sô bám cỏ thê xác định trong phòng thi nghiệm hoặc bãng thực nghiệm trẽn đương Khi xác đinh hệ sổ băm trẽn đương, cỏ the sứ dụng phương pháp kéo, phương pháp do mô-mcn xoãn trẽn bánh xe chú dộng hoậc một sô phương pháp khác.Trong giáo trinh nãy chi trinh bây cách xác định hệ số bám bâng phương pháp kéo Trinh tự thực hiện như sau:

Cho hai ô lô kéo nhau, giừa chúng bó tri lực kế tự ghi Khi hai xe đà chuyên động ôn định VỚI vặn tốc thấp, tiến hãnh phanh xe được kéo cho đến khi các bánh xe trượt lốt trên đường Khi đó, lực ke tự ghi sẽ chi trị số lục bám của xe được kéo Hệ số bám của bánh xe với đường xãc định theo công thửc sau:

Hĩnh 1.17 Dồ thị quan hậ của hị só trưọtt quay ơ vá hộ số trượt dọc s vào hệ sồ lịrc dọc

kr = P,/G< cùa bành xe khi chuyên động trôn đường có lớp phũ cứng.

Trẽn hình 1.I7 đua ra sự phụ thuộc cua hệ sổ trượt quay (phần bên phai đỏ thi) vã hệ

sô trượt dọc (phân bên trái dô thị) vào hệ sỏ lực dọc tại bánh xe khi õ tô chuyên động trcn đường có lớp phú cúng Đô thi dược xây dụng từ sò liệu thực nghiệm nén các dường cong

đà được xử lý

Tỳ số giữa lực tiếp tuyền p, vả tãi trọng pháp tuyền Gí dược họi lã hệ số lực dọc hoặc

hệ sổ lực kẽo kr Tữ đồ thị chúng ta nhận thấy ràng sự phụ thuộc cua kr vảo hệ số trượt quay

tỉ trong khoang từ 0 - 0.2 lã tuyển tinh Sau đó là hệ sổ lục dọc kỉ giam dần cho đen khi hộ

sô trượt quay ơ = 0.8 - 0.9 hoặc trượt dọc 5 = 0,8 -T 0,9, lúc nảy, kr có giá trị nho nhắt.Tri số lục dọc p, lúc trượt quay (hoặc trượt dọc) hoàn toàn dược gọi là lục bám, ký hiệu là pđ Tý số giữa lực bám pọ và phán lực pháp tuyến Ri được gụi là hệ số bám dục ụ cũa lốp với bẽ mặt tựa

BƠI vì tại ơ = 0,2, giá trị hệ số bám dụt giá trị lớn nhát lại ơ = l.o thì p«.u» < 0.UMX Hệ sô bám Ý»xioo được xác đinh bâng thực nghiệm khi phanh băng phương pháp kéo xc đen khi trượt hoàn toàn

Trong báng I.2 đưa ra các giá trị trung binh cùa hệ sô bám và ự,.KHI khi thứ nghiệm bảng phương pháp kéo trên đưởng có lóp phũ cúng

0.7 + 0.80.4 + 0.6

0.5 + 0.60,4 + 0.5

Trá lời: n = 0.5 [in]

Bài 1.3 o tô tái chuyên động trcn doạn dường dài 3 [km] với vận tôc 36 [km/h] ơ sò truyền 3 cùa hộp sỏ Tý sô truyền: hộp sô 2.61 truyền lực chinh 6.87; bán kinh làn bánh xe chu dỏng 0.45 (m| Xác dinh số vỏng quay vã tân sô quay cua trục khuỷu dỏng co.

Từ đó ta có:

M, > f.r,.R + j,.£, =0.015.0.257.3286+ 0.734.7.49 >18.17 |Nm|

Trà lời: lớn hơn 18,17 [Nm]

Bài 1.5 Õ tỏ có dần dỏng các bánh xc cầu sau chuyển dộng được đoạn dưỡng

X - 1500 [mJ, với các bánh xc chu động quay được 890 lằn I lây xác định bánh xe chú động lăn với độ trượt là bao nhiêu nêu bán kinh động lực cùa chúng là r,t= 284 |mm|

Giúi Quãng đường 0 tô chuyên động được lã: X = liĩ.tỵ.nt trong đó n là bán kinh lãn

cùa bánh xe có thê xác định như sau:

Bài 1.6 Một bánh xe có bân kinh r/ = 0.55 |m| đưọc cẩp mô-men chú động

Mi = 1000 [N.mỊ Hãy xác định trị sô lục kéo tiêp tuyên nêu tài trọng đặt lẽn bánh xe

Xác định các thông số ban đàu đẽ giải bãi toán:

Xác định trọng lượng ô tô: G = A/.g; tra báng ta có M = 26525 [kg|

G - 26525.9.81 - 259945 IN|

Xảc định lực cân lân: P( = G./.COS« = 259945.0.02.COSƠ' = 5198.9 [N|

Trá lời: Ạ = 5198.9 |N|

Bài 1.8 Xác dinh bân kinh động lực cùa bánh xc với lốp 1600 X 6(H) - 685 Hệ sổ biến dạng pháp tuyến cùa lốp là 0,84 số liệu: D = 1600 [mm]; » = 600 [mrn]; (i = 685 [mm];

210 [N] và ớ vận tỏc V’ = 72 [km/h] đo được giá trị /•? = 6ỌỌ [N] Hãy xác định hệ sô cán làn cùa đường, bó qua ãnh hướng cùa vận tốc đến lực cân làn

G7«i

/»=/.G + c,.A0,5.F.v11=>^^ = ^^

vỉ V2

r = friz&i = 600.36 210,72- = 33G.(iỷ-v;) 6000.(36 72-)

rrâ/<w.7 =0,0133

Bài 1.10 Một bánh xc có bán kinh rj = 0.55 [m] dược cáp mô-mcn xoãn chu dộng A/( = 1000 [N.m] Hãy xác dịnh tri sô lực kco tiêp tuycn nếu tái trọng dặt lên bánh xc

Gk = 2000 [N| Bánh xc làn trên nền dưỡng cứng vói hệ số căn lãn f = 0,015

Giãi: Lập phương trinh càn bằng mô-men với tâm trục bánh xe, la có: