BÀI GIẢNG MÔN LÝ THUYẾT Ô TÔ, CHƯƠNG BÁNH XE

Giới thiệu chung- Đỡ toàn bộ trọng lượng xe theo phương thẳng đứng, - Giảm tác động từ mặt đường lên xe, - Truyền lực dọc, lực ngang khi chuyển động thẳng, phanh và khi quay vòng, - Kiểm

1

1.1.1 Mở đầu - Tiếng Việt: XE: một phương tiện vận chuyển trên mặt đất (rất

chung): xe trượt, xe cút kít, xe bò, xe cải tiến, xe đạp, xe máy, xe

ô tô, xe hỏa,…

- Xe ra đời là do nhu cầu vận chuyển của con người

P1G

P2G

Fk do người hoặc súc vật (lực kéo)

FkG



1877 - Động cơ xăng: Nicolaus August Otto

1897 - Động cơ điêzen: Rudolf Diesel

Xe tự chạy có động cơ, có trên 2 bánh hoặc phối hợp bánh với xích

và dùng để vận chuyển chủ yếu trên đường bộ

Hình 1.13 Ô tô - đối tượng nghiên cứu của chúng ta

1.2.1 Giới thiệu chung

- Đỡ toàn bộ trọng lượng xe theo phương thẳng đứng,

- Giảm tác động từ mặt đường lên xe,

- Truyền lực dọc, lực ngang khi chuyển động thẳng, phanh và khi quay vòng,

- Kiểm soát hướng chuyển động của ô tô

Hình 1.14 Bánh xe ô tôBánh xe có săm (trái);

Bánh xe không săm (phải)

1 Săm; 2 Lốp; 3 Vành bánh Chỉ nghiên cứu bánh xe đàn hồi trên nền cứng

1.2.2 Lốp xe

1.2.2.1 Sơ lược về sự ra đời và phát triển của lốp xe

1839: Công nghệ lưu hóa cao su: Charles Goodyear,

1845: Lốp hơi đầu tiên: Robert Willam Thompson,

(một vài ống cao su mỏng được bơm hơi vào, bên ngoài phủ một lớp da)

1888: John Boyd Dunlop đăng ký phát minh lốp hơi cho xe đạp,

1893: Cty lốp Dunlop (The Dunlop Pneumatic and Tyre Co.) ra đời ở Hanau1895: André và Edoard Michelin sản xuất lốp hơi cho xe Feugeot chạy thử nghiệm hành trình Paris – Bordeaux – Paris (720 dặm ≈ 1158 km), xe bị xẹp lốp 50 lần và phải thay mất 22 bộ săm,

1899: châu Âu: chế tạo được lốp bền hơn (khoảng 500 km),

1904: cho các bon vào cao su tạo nên lốp đen,

1908: Frank Seiberling: làm lốp có khía rãnh (hoa lốp, talong),

1922: Dunlop: lốp có vành thép ở mép lốp,

1943: lốp không săm được đăng ký bản quyền ở châu Âu,

1946: lốp hướng kính (radian) ra đời

9

1.2.2.2 Sơ lược về cấu tạo của lốp xe

Ký

hiệu

vmax(km/h)

Ký hiệu

vmax(km/h)

Ký hiệu

vmax(km/h)

Ký hiệu

vmax(km/h)

95: tải trọng mà lốp có thể chịu được: 75 ÷ 105 ~ 380 ÷ 925 kg

H: giới hạn vận tốc tối đa (vmax): H tương ứng với vận tốc tối đa 210 km/h

Ví dụ lốp có ký hiệu P215/65R15 95H có r 0 được tính như sau:

0

15.25, 4 2.215.0, 65

330, 252

1.2.3.2 Bán kính tĩnh r t : Khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt đường khi

xe đứng yên và chịu tải trọng thẳng đứng

1.2.3.4 Bán kính lăn r l : Là bán kính của bánh xe giả định, không biến dạng khi

làm việc, không trượt lết, trượt quay và cùng vận tốc góc và vận tốc dài như

bánh xe thực tế

(1.2)Bánh xe có vận tốc dài v, vận tốc góc ω

l

v r





vật liệu lốp, áp suất lốp, mô men trên bánh xe, vận tốc xe, trong đó yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất là mô men trên bánh xe

Hình 1.18

Sự thay đổi giá trị bán kính lăntheo mô men xoắn tác dụng vào bánh xe

1.2.3.5 Bán kính làm việc trung bình r b : Là bán kính có kể đến biến dạng của

lốp do ảnh hưởng của các thông số đã trình bày ở trên Bán kính này sẽ được sử dụng trong quá trình tính toán động lực học cũng như thiết kế ô tô

rb = λrr0 (1.3)

Hình 1.17Ảnh hưởng của mô men chủ

độngđến bán kính lăn của bánh xe

1.3 LỰC TƯƠNG TÁC GIỮA BÁNH XE VÀ MẶT ĐƯỜNG

Xét bánh xe mềm lăn trên nền cứng, xe không chịu lực ngang

Nơi bánh xe tiếp xúc với mặt đường → nơi xe giao tiếp với mặt đường

Điều kiện tiếp xúc giữa

 Thành phần thẳng đứng: vuông góc với mặt đường,

Trường hợp tổng quát phản lực này gồm 3 thành phần:

Trong mục này khảo sát chủ yếu thành phần song song với mặt

đường theo phương dọc

Lực cản lăn Ff

Có khi xe chuyển động (e ≠ 0) Ngược chiều CĐ

r



Lực kéo tiếp tuyến Fk

d

M F

M

F 

e t t k

1.3.3 Phản lực mặt đường khi bánh xe chịu mô men phanh

Hình 1.25 Sự thay đổi của khoảng cách

dịch chuyển e theo lực phanh (thí nghiệm

với bánh xe của xe ГАЗ-АА)

1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ SỐ CẢN LĂN

Hình 1.27 Hình 1.26

d

e f

r



Hình 1.29 Ảnh hưởng của vật liệu đường,

đường kính bánh xe Hình 1.28

Ảnh hưởng của vận tốc xe, nhiệt độ lốp

Đường f Đường f

Bảng 1.4 Hệ số cản lăn trên một số loại đường

(1.17) (v > 80 km/h; v: m/s)

0,0244

0,0256

0,0269

Bảng 1.2 Hệ số cản lăn tính theo công thức 1.16

(1.16) (v > 128 km/h; v:

,

f

1.5 SỰ TRƯỢT CỦA BÁNH XE

Khi lăn tinh: s = nπrrd (1.18)Hoặc: vb = ωbrd (1.19)Khi s ≠ nπrrd hoặc vb ≠ ωbrd → bánh xe bị trượt

Không trượt: λrk = 0; Trượt quay hoàn toàn: λrk = 1

Sự trượt của bánh xe chủ động do:

- Biến dạng của lốp xe theo chiều tiếp tuyến,

- Trượt tương đối giữa bề mặt lốp và đường

Hình 1.30

Quan hệ giữa độ

trượt và

hệ số lực kéo

Không trượt: λrp = 0; Trượt lết hoàn toàn: λrp = 1

Sự trượt của bánh chịu mô men phanh do:

- Biến dạng của lốp xe theo chiều tiếp tuyến,

- Trượt tương đối giữa bề mặt lốp và đường

Hình 1.31Quan hệ giữa độ trượt và hệ số lực phanh trên các

1.6 VẤN ĐỀ BÁM CỦA BÁNH XE VÀ VỚI MẶT ĐƯỜNG

1.6.1 Khả năng bám

Khả năng bám là khả năng giữ cho bánh xe không bị

trượt khi có mô men xoắn tác dụng vào bánh xe

Khả năng bám phụ thuộc: vật liệu lốp, cấu tạo hoa văn

và tình trạng của lốp, vật liệu đường và tình trạng mặt

đường,

1.6.2 Lực bám

Hình 1.32

F 

1.6.3 Hệ số bám: Hệ số không thứ nguyên, ký hiệu φ

(1.30)(1.31)

1.6.4 Trọng lượng bám

Trọng lượng xe phân bố lên bánh xe có mô men (cộng với trọng lượng bánh

Nhựa, bê tông

1.6.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám

Hình 1.34Vận tốc xe, trạng thái mặt đường Hình 1.33

Tải trọng, trạng thái mặt đường

Hình 1.35

Áp suất lốp, trạng thái mặt đường

Hình 1.36

Độ trượt

BÀI TẬP

215/45R17, biết rằng đây là lốp áp suất thấp

2 Tính bán kính lăn và độ trượt của các bánh xe, nêu nhận xét về xe và tình trạng chuyển động của xe trong các trường hợp sau:

a λrk = 25%, rd = 0,32 m; b λrp = 50%, rd = 0,45 m

4 Tính độ trượt của các bánh xe trong trường hợp sau:

4 Tính độ trượt của các bánh xe trong trường hợp sau:

a Xe đang tăng tốc, tại thời điểm vận tốc 18 km/h, hai bánh trước có số vòng quay 95 v/ph, bánh sau bên phải và bên trái có số vòng quay 130 v/ph và 145 v/ph, bán kính động lực học bánh xe 0,5 m

b Xe đang phanh, tại thời điểm vận tốc 10 km/h, hai bánh sau có số vòng quay = 0, bánh trước bên phải và bên trái có số vòng quay 30 v/ph và 45

v/ph, bán kính động lực học bánh xe 0,32 m

c Xe đang đi qua quãng đường lầy lội với vận tốc 7 km/h, hai bánh trước có

số vòng quay 37 v/ph, bánh sau phải và trái có số vòng quay 150 v/ph và 120 v/ph, bán kính động lực học bánh xe 0,5 m