BÀI GIẢNG MÔ LÝ THUYẾT Ô TÔ CHƯƠNG, LỰC VÀ MÔ MEN

Lực và mô men chủ động → lực và mô men làm cho ô tô chuyển động; Xe tự hành → chuyển động → phải có nguồn động lực đặt trên xe... Lực cản do ma sát giữa lớp không khí sát với mặt bên ô t

Lực và mô men chủ động → lực và mô men làm cho ô tô chuyển động;

Xe tự hành → chuyển động → phải có nguồn động lực đặt trên xe

2.1 LỰC VÀ MÔ MEN CHỦ ĐỘNG

2.1.1 Nguồn động lực

 Khi chưa có động cơ → người, súc vật,

 Động cơ nhiệt:

- Động cơ hơi nước: đốt ngoài (Jem Wat/1764)

- Động cơ đốt trong loại pittông: xăng (Nicolaus August Otto/1877),

điêzen (Rudolf Diesel/1897)

Hình 2.2Hình 2.1

k k

r

i

M r

b

M F

2.2.2 Lực cản dốc F d

Khi leo dốc: G GcosαGsinα

Song song mặt đườngNgược chiều ch.độngGsinα

Lực cản lên dốc: Fd = Gsinα (2.7)

Fψ = G(fcosα + sinα) (2.8) → ψ = fcosα + sinα (2.9) → Hệ số cản tổng cộng

Lực cản tổng cộng của đường Fψ : Fψ = Ff + Fd = Gfcosα + Gsinα

cosα ≈ 1; sinα ≈ tanα → ψ = f + tanα (2.10)

Hình 2.6

Khi α ≤ 150 vì sai số khi tính theo 2.10 hoặc 2.11 và theo 2.9 nhỏ

Ví dụ: f = 0,02; α = 150; Theo 2.9: ψ = 0,02cos150 + sin150 = 0,278;

theo 2.10: ψ = 0,02 + tan150 = 0,288 Ta có sai số ≈ 3,5%

2.2.3 Lực cản không khí F w

1 Lực cản chính diện;

2 Lực cản do tạo thành khoảng chân không phía sau ô tô;

3 Lực cản do ma sát giữa lớp không khí sát với mặt bên ô tô

Lực cản

không khí

Hình 2.7

Thành phần 1 và 2: hình dạng xe: thiết kế

Thành phần 3: công nghệ: nhấp nhô hiện nay: 0,5 ÷ 1 μm

Ngoài ra: thành phần nhiễu: gương, tay nắm cửa;

Vận tốc lớn: Lực cản

Hình 2.8

2.2.4 Lực cản quán tính F q

Khi v ≠ const → j, ε → lực và mô men quán tính

F = mj (2.16) M = Iε (2.17)

Có 2 khối lượng tạo ra lực quán tính:

Chuyển động tịnh tiến: khối lượng toàn bộ xe m → F’q (thành phần thứ nhất)

Khối lượng chuyển động quay:

Xe chuyển động → Bánh xe quay → động cơ, HTTL quay

Xe: j → chi tiết quay: ε → Mô men quán tính Mj → F”q (thành phần thứ hai)

b e

r

i j

b n

r

i j

δi = 1,05 + 0,0015it2 (2.32)

2.2.5 Lực cản mooc kéo

Khi kéo mooc → lực cản mooc kéo cũng có các thành phần:

- Đường: n, Q: số lượng, trọng lượng mooc kéo; ψ: hệ số cản tổng cộng của đường

- Không khí: Coi xe và mooc → đoàn xe → C tăng 9 ÷ 32%

I

mr  (2.31)

m q

2.3.1 Xe đứng yên trên đường bằng

2.3.2 Xe chuyển động trên đường bằng

2.3.2.1 Xe chuyển động trên đường bằng

L

a fr  F h F h F h G

Hình 2.11

(2.44) Tổng quát:

b G

F b w w z





 1

L

h F fr

a G

2.3.2.3 Phanh trên đường bằng

(không kéo mooc)

L

h F

Gb

F z1   q

L

h F Ga

F z2   q

(2.50) (2.51)

2.3.2.3 Phanh trên đường bằng (không kéo mooc)

L

h F

Gb

F z1   q

L

h F

Ga

F z2   q

Hình 2.12Phanh cực đại :

Fq = Fp1 + Fp2 → Fqmax = Fp1max + Fp2max = Fz1φ +Fz2φ = (Fz1 + Fz2)φ = Gφ (2.52)

G

F  bh (2.53) F G  a  h (2.54)

2.3.2.4 Xe chuyển động trên đường bằng với vận tốc cao

L

h F

2.3.2.5 Hệ số phân bố tải trọng

Xe chuyển động đều trên đường bằng không kéo mooc → từ 2.48 và 2.49:

GL

h F Gfr

m GL

h F

Gfr GL

Gb G

F

t w

w b

k z k

m GL

h F

Gfr GL

Ga G

F

t w

w b

k z k

Khi phanh xe → từ 2.50 và 2.51: GL

h

F m

GL

h F GL

Gb G

GL

h F GL

Gb G

F

m2p  z2p   q  2t  q (2.61)

Khi phanh xe cực đại → từ 2.53 và 2.54: L

h m

m1p  1t 

L

h m

m1p  1t  

(2.62) (2.63)

2.3.3 Xe đứng yên trên đường dốc

Khi xe quay đầu lên dốc:

L

hG bG

F Z1  cos  sin

L

hG aG

L

Điều kiện lật xe:

2.3.4 Xe chuyển động thẳng trên đường dốc

L

h F h F h

F h

fr b

F h

fr a

Các trường hợp nguy hiểm: Xe lên dốc có tăng tốc

L

h F h F h

F Gh

Fz1 → 0 xe sẽ mất kiểm soát → rất nguy hiểm

→ Gbcosα ≤ Gfrbcosα +Ghsinα + Fwhw + Fqh + Fmhm (2.82)

Khả năng xe bị trượt: Gsinα + Fq + Fm ≥ Fz1φ + Fz2φ = φGcosα (bỏ qua Ff , Fw)

2.3.5 Xe đứng yên hoặc chuyển động thẳng trên đường nghiêng

Fzp ≤ 0 → lật xe →

h

B tg

Hình 2.16

2.3.6 Xe quay vòng trên đường phẳng

22

lt zp

GB F h F

B





2 2

lt zt

(2.100)

Fzp ≤ 0 →nguy hiểm →lật

h

BRg v

h v

BÀI TẬP

1 Đường: f = 0,02, id = 19%; G = 100000N, Me =350 Nm, ηt = 0,85, rb = 0,45 m Xác định it để xe có thể chuyển động được, coi rằng lực cản không khí không đáng kể

2 Xe con G = 18500 N, kích thước xe: H = 1,52m, B0 = 1,45 m, Cw = 0,37, đường bằng f = 0,02, v = 150 km/h, số truyền xe đang chạy it = 3,8, ηt = 0,85, rb = 0,32 m Xác định mô men của động cơ, biết ρ =1,24 kg/m3

3 G = 50000 N, đường bằng; Me = 300 Nm, it = 25, ηt = 0,85, rb = 0,4 m Tính gia tốc của xe, coi rằng lực cản không khí không đáng kể

4 Xác định khả năng chuyển động của xe trong các trường hợp sau:

a Xe con G = 21000 N, cầu trước chủ động, a/b = 1,3/1,2 (m), Me = 180 Nm, it =

15, rb = 0,32 m, ηt = 0,85; f = 0,02, id = 25%, φ = 0,4; coi rằng lực cản không khí không đáng kể

b Xe tải G = 90000 N, cầu sau chủ động, a/b = 2,9/1,4 (m), Me = 400 Nm, it =

40, rb = 0,45 m, ηt = 0,85; f = 0,02, id = 26%, φ = 0,7; coi rằng lực cản không khí không đáng kể

5 Đường bằng f = 0,02, φ = 0,7; xe con cầu trước chủ động, a/b = 1,2/1,3 (m),

G = 10000 N có thể kéo được xe tải có trọng lượng bao nhiêu, giả thiết rằng xe con lắp động cơ có công suất đủ lớn

6 Đường id = 10%, f = 0,02, φ = 0,7; xe tải có cầu sau chủ động G = 80000 N, a/b = 2,7/1,3 (m) có thể kéo được xe mooc nặng bao nhiêu Biết xe tải có Memax

= 350 Nm, itmax = 38, ηt = 0,85, rb = 0,42 m

7 Xe: a/b/h = 2,7/1,3/1,2 (m), đường: φ = 0,5 Xác định góc dốc của đường mà

xe có thể đứng được (không bị trượt xuống) trong các trường hợp sau:

a Xe chỉ phanh cầu sau, đầu xe hướng lên dốc;

b Xe chỉ phanh cầu sau, đầu xe hướng xuống dốc;

c Xe chỉ phanh cầu trước, đầu xe hướng lên dốc;

d Xe chỉ phanh cầu trước, đầu xe hướng xuống dốc