Lý thuyết ô tô

Lý thuyết ôtô 7 Chương 1 CÁC LỰC VÀ MOMEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ 1,1 Đường đặc tính tốc độ động cơ Nguồn cung cấp năng lượng cho ôtô là động cơ đốt trong kiểu pittông.. Do đó, số vòng qua

PGS TS NGUYEN VĂN PHỤNG

LY THUYET O70

NHA XUAT BAN DAI HOC CONG NGHIEP

Lý thuyết ôtô

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THANH PHO HO CHi MINH

1ý thuyết ôtô 3

LỜI NÓI ĐẦU

Quyên “Lý thuyết ôtô” là giáo trình dùng cho sinh viên đại học, cao đắng ngành Công nghệ ôtô - Trường Đại học Công nghiệp TP Hỗ Chí Minh

Giáo trình giới thiệu một cách hệ thông các vấn đề cơ bản của môn học phù hợp với chương trình đào tạo đại học của ngành ôtô Cuối mỗi chương đều có ví dụ cụ thể để áp dụng các kiến thức đã học Giáo trình cũng giới thiệu lý thuyết có tính chuyên sâu một số vấn đề trong từng

chương để có thể tham khảo thêm trong khi giảng dạy chuyên ngành Cuối giáo trình giới thiệu đồ án môn học lý thuyết ôtô có tính chất

Lời nói đầu

Khái niệm các loại bán kính bánh xe, ký hiệu lốp x

Động lực học quá trình lăn của các bánh xi

Hệ số cản lăn và các nhân tố ảnh hưởng đến hệ sô cản lăn

Sự cân bằng công suất ôtô

Sự cân bằng lực kéo của ôt:

Nhân tố động lực học của ôtô

Tính toán sức kéo ôtô

Ảnh — của truyền ải thủy lực đến chất lượng

kéo của ôtô sae UAT Aker anrnnamrinencaenreneeveu DS:

Các chỉ tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu

Phương trình xác định tiêu hao nhiên liệu

Phương trình tiêu hao nhiên liệu tính theo kết cấu lá lỡ CƠ

Định mức tiêu hao nhiên liệu đối với xe tải . . 2

tý thuyết 6tô 5

Chương 5: Tinh chất ôn định ôtô

5.1 Ôn định trong mặt CẮT ÓC cong b0 Bàn Ho nghoR hũ ggi8HStv82luggnaee 5.2 Ön định trong mặt cắt ngang

5.3 Ảnh hưởng gió bên đến ồn định ôtô

5.4 Xác định trọng tâm ôtô qua thực nghiệm .-. -: - 171

Chương 6: Lý thuyết quay vòng ôtô

6.1 Động học và động lực học quay vòng — 6.2 Quan hệ các góc quay bánh xe dẫn hướng hình thang lái

6.3 Quan hệ các góc quay bánh xe nhiều cầu dẫn hướng

6.4 Các lực tác dụng lên bánh xe dẫn hướng khi quay Nông

6.5 _ Các lực tác dụng lên ôtô khi quay vòng

6.6 Đặc tính lái - Tốc độ giới hạn quay vòng ôtô

67 Ảnhhưởng đặc tính đàn hồi lốp xe đến quay vòng

6.8 Các thông số kết cầu ảnh —— đặc tính quay vòng đối

với loại lộp Biển ah seo 001000016106 QL.80000018.422040.0426L 191 6.9 Quan hệ góc quay bánh š xe - dẫn hướng đất với 5i loại p

Chương 7: Tính toán phanh ôtô

7.1 Tải trọng trung bình khi phanh

7.2 Phanh bánh xe cầu sau

7.3 Phanh bánh xe cầu trước 5

7.4 Phanh bánh xe cầu trước sắt cầu sau

7.5 Các chỉ tiêu đánh giá chất trọng phanh

7.6 _ Quá trình phanh xe

7.7 Giản đồ phanh xe

7.8 Sự ôn định hướng chuyển

Chương 8: Lý thuyết dao động ôtô

8.1 Khái niệm về độ êm dịu

8.2 Phương pháp đánh giá độ êm

Đồ án môn học lý thuyết ôtô

Tài liệu tham khảo

Phương trình dao động tổng quát

Trường hợp hai cầu xe dao động độc lập

Lý thuyết ôtô 7

Chương 1

CÁC LỰC VÀ MOMEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ

1,1 Đường đặc tính tốc độ động cơ

Nguồn cung cấp năng lượng cho ôtô là động cơ đốt trong kiểu

pittông Để xác định các lực và momen tác dụng lên bánh xe chủ động,

cần xây dựng các đường đặc tính tốc độ động cơ Đường đặc tính tốc độ

động cơ chỉ rõ sự phụ thuộc của công suất có ích (N.), momen quay có

ích (M,) và tiêu hao nhiên liệu theo số vòng quay (n,) hay tốc độ góc (o.)

của trục khuÿu:

Ne = f(ne) hay Ne =f (@e)

M,= f(ne) hay Me=f (a)

Gr = f(ne) hay Gr =f (we)

Be = fm.) hay ge =f (we)

Có hai loại đường đặc tính tốc độ động cơ:

+ Đường đặc tính tốc độ ngoài động cơ được xác định qua sự khảo nghiệm động cơ trên băng thử

+ Đường đặc tính cục bộ được khảo nghiệm khi bướm ga hoặc thanh

răng bơm cao áp đặt ở các vị trí trung gian Động cơ đốt trong có nhiều

đường đặc tính cục bộ

Đường đặc tính tốc độ ngoài được khảo nghiệm:

+ Đối với động cơ xăng khi bướm ga mở hoàn toàn

+ Đối với động cơ diesel khi đặt thanh răng của bơm cao áp ứng với

chế độ cung cấp nhiên liệu hoàn toàn.

1.1.1 Đường đặc tính ngoài một số loại động cơ

4) Đường đặc tính ngoài động cơ xăng không có bộ phận hạn chế số vong quay

Đường đặc tính này thường sử dụng ở ôtô du lịch, ôtô hành khách

Đường đặc tính này có dạng:

Hinh 1.1 Đường đặc tính ngoài của động cơ xăng không hạn chế số Vòng quay Trên hình 1.1 :

"mịn — số vòng quay nhỏ nhất (cầm chừng) ở chế độ toàn tải Khi tăng số vòng quay thì momen và công suất động cơ tăng lên

Khi n, = nụ — momen đạt cực đại Mumax

ne=nụ — công suất đạt cực đại Nemay

Động cơ làm việc chủ yếu từ nự— nụ

Khi tăng số vòng quay động cơ n; > nụ, công suất động cơ sẽ giảm do:

Sự nạp hỗn hợp hòa khí kém và do tăng tổn thất ma sát trong động cơ

Do đó, số vòng quay tương ứng với tốc độ cực đại (Vmax) của ôtô khi chuyển động trên đường đất và nằm ngang không nên vượt quá 10+20%

số Vòng quay nụ

Dvmax S (1,1 + 1,2)nn

tý thuyết ôtô 9

b) Động cơ xăng có bộ phận hạn chế số vòng quay

Nhiệm vụ chủ yếu của bộ phận hạn chế số vòng quay chủ yếu làm

tăng tuổi thọ động cơ; thường sử dụng trên loại xe tải

Bộ phận hạn chế số vòng quay có tác dụng làm giảm lượng cung cấp nhiên liệu cung cấp cho động cơ, nên: công suất động cơ (N.) giảm;

momen quay (Me) giảm; số vòng quay nemax< nụ (hình 1.2)

aie DM Nemx Ow De Hình 1.2 Đường đặc tính ngoài của động cơ xăng có hạn chế số vòng quay

c) Déng co diesel có bộ diéu tiét

Dong co diesel cd bd điều tiết được sử dụng trên xe tải, xe khách và

xe du lịch; thường là bộ điều tốc haj hay nhiều chế độ

Bộ điều tốc có tác dụng giữ cho chế độ làm việc của động cơ luôn ở

vùng tiêu hao nhiên liệu riêng bé nhất (gmn)

Đường đặc tính động cơ diesel biểu diễn trên hình 1.3

nụ - nạ: là hành trình dạng không tải động cơ

ne — số vòng quay của động cơ khi chạy không tải

nạy — nạ: là hành trình tăng tải, ở hành trình này khi tải tăng, bộ điều

tốc sẽ tăng lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ làm tăng công suất

động cơ (N.), momen quay động cơ (M,); và số vòng quay (n,) giảm

Số vòng quay ứng với Nạ là số vòng, quay định mức (nạ)

Các đường cong trong khoảng từ :

nạ, + nạ: là đường cong có điều tốc

- Động cơ diesel không có bộ phận phun đậm đặc: K = 1,1+1,15

- Động cơ diesel có bộ phận phun đậm đặc: K = 1,1+1,25

Các phương trình đường đặc tính động cơ

Các đường đặc tính khi đo trên băng thử phụ thuộc vào áp suất, nhiệt

độ, độ ẩm tương đối, thiết bị và quy chuẩn của từng nước

Ngoài phương pháp xác định trên băng thử, các đường đặc tính còn

có thể xác định theo các công thức kinh nghiệm

1.1.2 Công thức Leydecmart

Công thức kinh nghiệm Leydecman được viết dưới dạng:

“=-|-{E)»(z]~(#)]

Nemax : cong suất hữu ích cực đại (kW, HP)

nụ : số vòng quay ứng với Nemax (v/phút);

a, b,c : các hệ số thực nghiệm

Động cơ diesel 2 kỳ: a=0.87;b=1.13;c=1

Động co diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp: a=0.5; b=l.5; c =1

Động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy dự bị: a=06; b=l4; c=l

Động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy xoáy lốc: a=0.7, b=143; c=1 Đường đặc tính về momen quay

Xây dựng đường đặc tính tốc độ động cơ xăng 4 kỳ sử dụng bộ chế

hòa khí có công suất eye dai Nemax = 83HP khi số vòng quay trục khuýu

Kết quả tính ở bảng 1: Công suất và momen động cơ thay đổi theo

số vòng quay trục khuỷu động cơ

Số vòng quay Thông số 800 |1600 |2400 |3200 |4000 |4800

Ne (HP) 19.2 [41.1 |61.7 |77.0 83.0 |75.7

M, (kGm) 17.2 118.4 |18.4 |17.25 |14.85 |11.3

Đồ thị được vẽ qua Labview hình 1.4

Các hệ số a, b, c có thể thay đổi theo từng loại động cơ trên sơ đồ

khối (block diagram) của Labview

1,1.3 Phép tính nội suy (Interpolatior)

Đối với các loại động cơ đời mới ngày nay thường dùng các hệ

thống phun xăng, phun xăng điện tử

Đường đặc tính các loại động cơ này có thể được xây dựng qua một

số thông số đặc trưng và qua phép toán nội suy

Phương trình tng quát của phép toán nội suy

y= Áo † Ai(X-Xo) + A2(X-Xo) (X-XI) † † An(X-Xo) (X-x1) (X-Xn-1)

Các hệ số Ao, Ai, Aa được xác định theo sơ đỗ sau:

n, = 0 (vong/phit) - — W,=0(ŒW) n„=3500(vòng/phú) - ẤW„=4142(kW) m„= 5000 (vòng/phút) - W,=50.80(kW) n„= 6000 (vòng/phú) - A,=45.13(kW)

Phương trình đường đặc tính tốc độ ngoài qua phép tính nội suy:

Phương trình Leydecman được sử dụng để xây dựng các đường đặc

tính tốc độ ngoài cho các động cơ xăng có bộ chế hòa khí, động cơ

điesel

Các hệ số a, b, c trong phương trình đã được xác định theo kinh nghiệm

Đối với các động cơ đời mới ngày nay thường không còn sử dụng bộ

chế hòa khí thay vào hệ thống cung cấp nhiên liệu là hệ thống phun xăng, phun xăng điện tử như Monotronic, Mono-Jetronic, KE-Jetronic, LH-Jetronic, I-Jetronic

Để xây dựng các đường đặc tính tốc độ ngoài cho các loại động cơ

trên không thể sử dụng các hệ số kinh nghiệm a, b, c như đã có

Việc xây dựng các đường đặc tính tốc độ ngoài cho các loại động cơ trên cần phải sử dụng, phượng trình Leydecman mở rộng

ah) +b CB)? — oC)? = Nụ

N max

nụ : số vòng quay ứng với công suất cực đại (v/phút)

nụ : số vòng quay ứng với momen cực đại (v/phút)

Giải hệ phương trình (I) hoặc (II) sẽ có giá trị hệ số a, b, c của phương trình Leydecman mở rộng

Nemax 50,8

Mn = 9549 ny =9540- n = 97.02 (Nm)

Nụ 41442

Ngư 'sọg “0815 Mạmgy 113

My 97.02, 11?

Từ hệ phương trình (II) có:

a+b-c=l a+2b-3c=0

a+0.7b - 0.72 = 1.17

Giải hệ phương trình trên được: a = 0.6 ; b= 1.8; e= 1.4

Từ đó có được phương trình các đường đặc tính tốc độ ngoài của

động cơ 5A-F

Ne = 50.8{0 SG) +L are)? — 1 Arey (kw)

M,= 9549.82 (Nm)

Ne

Đồ thị được biểu diễn ở bài tập 2

Ù) So sánh phép tính nội suy và phương trình Leydecman mở rộng Khi So sánh hai phương trình của hai phép t tính, các hệ số a, b, c có trị số không sai lệch nhiều Sai số của các trị số có thể chấp nhận được đối với loại phương trình bậc 3 biểu diễn dạng đường cong

Đối với phép tính nội suy, để đạt độ chính xác cao hơn cần phải xét

càng nhiều điểm hơn

Đối với phương trình Leydecman mở rộng được xác định trên cơ sở các đặc tính toán học của phương trình biểu thị đường cong bậc 3

Phương trình chứa các điểm thuộc đặc tính cơ bản của động cơ (NemavnN: Mema/nw) Đường thang gpa Tiệp điểm có trị số cực đại của đường cong có hệ số góc bằng không Gee =0 khi n¿= ny)

tý thuyết ỗ ôtô 19

về phép tính ngắn gon, dé thực hiện khi xác định các hệ sé a, b,c của phương trình Leydecman mở rộng

Do đó, độ chính xác của các hệ số a, b, c có thể chấp nhận

1.2 Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động

Công suất và momen quay động cơ được truyền đến bánh xe chủ động ôtô qua hệ thống truyền lực như ly hợp, hộp số, các đăng, vi sai

do đó sẽ bị tổn thất do ma sát trong hệ thong truyền lực

Momen quay của bánh xe chủ động khi tiếp xúc với mặt đường sẽ phát sinh lực tác dụng lên mặt đường và tạo ra phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe

Phản lực này gọi là lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động (Py) có hướng theo chiều chuyển động của ôtô

1.2.1 Tỷ số truyền của hệ thông truyền lực

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực là tỷ số giữa số vòng quay (n;) hay tốc độ góc quay (o.) của trục khuỷu động cơ so với số vòng quay (nụ) hay tốc độ góc quay (œụ) của bánh xe chủ động

Ty, Wy! sé vong quay hay tốc độ góc quay truc khuyu động co

?ay„o¿„: số vòng quay hay tốc độ góc quay bánh xe chủ động

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực (¡) bằng tích số các tỷ số truyền của các cụm chỉ tiết trong hệ thống truyền lực:

Tỷ số truyền hộp số phụ (0) thường bố trí theo hai loại cấp số

1.2.2 Hiệu suất của hệ thống truyền lực

Trong suốt quá trình làm việc, công suất động cơ sẽ bị mất mát đo:

- Ma sat trong hệ thống truyền lực

- Khuấy dầu bôi trơn động cơ nên công suất truyền đến bánh xe

chủ động (N¿) còn lại:

Ne=Ne-Ni N,: công suất mắt mát do ma sát và khuấy dầu bôi trơn động cơ Hiệu suất truyền lực là tỷ số giữa công suất truyền đến bánh xe chủ động (N¿) và công suất hữu ích của động cơ (N,)

"¬

rị: hiệu suất truyền lực

Hiệu suất truyền lực phụ thuộc vào nhiều thông số và điều kiện làm việc như:

Chế độ tải trọng: tốc độ chuyên động: chất lượng chế tạo các chỉ

tiết; độ nhớt dầu bôi trơn

Hiệu suất truyền lực được xác định bằng tích số hiệu suất truyền của

các cụm chỉ tiết trong hệ thống truyền lực

Tụ— hiệu suất ly hợp (thường n = 1);

TI›—hiệu suất hộp số và hộp số phụ;

'ịea— hiệu suất các đăng;

Tịo— hiệu suất cầu chủ động:

tụ — hiệu suất của truyền lực cuối

Hiệu suất này (tr) còn có thể xác định qua thực nghiệm và có giá trị trung bình như bảng 1.1.

Ổ tô tải với truyền lực chính hai cáp | 0,85

1.2.3 Momen quay ở bánh xe chủ động và lực kéo tiếp tuyến

a) Trường hợp ôtô chuyển động đều và ốn định

Khi ôtô chuyển động đều và ổn định, momen quay bánh xe chủ động

(Mj) được xác định theo:

My = Mei = Me-io-ineip-nt (1.9) b) Trường hợp ôtô chuyển động có gia tốc

Khi ôtô chuyển động gia tốc, các cụm chỉ tiết động cơ làm việc

không ồn định, do dé momen quay déng co thay đổi:

j: pia tốc tịnh tiến của ôtô

ry: ban kính làm việc trung bình bánh xe chủ động

Qua các công thức trên, sau biến đồi sẽ tính được momen quay bánh

xe chủ động khi chuyền động có gia tốc

cụm chỉ tiết chuyển động quay quy dẫn về bánh xe chủ động

M, = j( ): là momen quán tính của các

Như vậy ta có:

©) Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động

Momen quay bánh xe chủ động (Mụ) khi tiếp xúc mặt đường sẽ tạo ra lực (P) ngược chiều với chiều chuyển động ôtô Từ mặt đường sẽ phát sinh phan luc (Py = P) Lực P¿ gọi là lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động

Hình 1.6 Lực kéo tiếp tuyến P,

rp: bán kính làm việc trung bình của bánh xe chủ động

Ví dụ 4: Xây dựng đường đặc tính kéo của xe du lịch với các số liệu

cho 6 vi du 1, va iyy = 3.115 iyo = 1.175 thy = 15 hy = 4.55; rp = 0.33 (m);

rị,= 0.9; khi xe chuyên động đều

Giải

Để xây dựng đường đặc tính kéo trên, đồ thị P,-V ứng với từng số

truyền lụ; + in;, khi xe chuyển động đều, cần tính:

Tốc độ chuyền động của xe:

Neth v=0438.„ , (km/h)

Hinh 1.7: Dé thj dc tinh kéo Py, -V

Đồ thị hình 1.7 vẽ trực tiếp qua Labview

Bảng 1.2: Tốc độ và lực kéo thay đổi theo số vòng quay động cơ ở các số

truyền khác nhau

Thông số Số vòng quay trục khuỷu n‹ (vòng/phút)

800 |1600 |2400 |3200 |4000 |4800 Vi(km/h) |7.1 14.2 |21.3 |284 355 |42.6

Lý thuyết ôtô 25

1.3 Lực bám của bánh xe chủ động và hệ số bám

1.3.1 Lực bám và hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường

Để ôtô chuyển động được thì giữa vùng tiếp xúc của bánh xe chủ động với mặt đường phải có độ bám nhất định được đặc trưng qua hệ số bám ọ

Hình 1.8 Phản lực thẳng đứng mặt đường lên bánh xe (2)

Hệ số bám ọ giữa bánh xe chủ động với mặt đường là tỷ số giữa lực kéo tiếp tuyến cực đại (Pkmax) cla bánh xe chủ động và tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động Tải trọng thẳng đứng này gọi là trọng lượng bam (Gy)

Điều kiện để bánh xe chủ động không bị trượt quay khi chuyển động

là lực kéo tiếp tuyến (Pymax) cla bánh xe chủ động không được vượt quá lực bám của bánh xe chủ động với mặt đường:

Pymax & Py; (1.16)

Từ đó để sử dụng hết lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động cần

phải tăng giá trị hệ số bám (@) hay trọng lượng bám (Gy):

- Đối với loại ôtô có tính năng cơ động cao thường sử dụng loại lốp

có mấu bám cao để tăng hệ số bám (9)

- Hoặc sử dụng loại xe có nhiều cầu chủ động dé tang trọng lượng

bam (Gy)

8 Trường hợp ở vùng tiếp xúc giữa bánh xe chủ động với mặt đường

có cả phản lực tiếp tuyến (X) và phản lực ngang của đường (Y) lên bánh

xe chủ động thì điều kiện để bánh xe chủ động không bị trượt là:

Hinh 1.9 Do thi KAMM

8 Đồ thị KAMM là đường tròn có ban kinh Rmax !

Rmax = Porenex = Omar: Z Khi : Oxmax = Pymax = Prax Rmax = Pomax = Pmax- Z

X = Xma.> Y = 0 : lực bên không tác dụng lên bánh xe

Y = Yma.>X = 0: lực kéo không tác dụng lên bánh xe 1.3.2 Các yếu tổ ảnh hưởng đến hệ số bám

Hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường phụ thuộc :

- Nguyên liệu và tình trạng mặt đường (khô, ướt, mấp mô )

- Kết cầu va dang hoa lốp, áp suất bên trong lốp

Các điều kiện sử dụng như tải trọng, tốc độ chuyển động và độ trượt giữa bánh xe chủ động và mặt đường

b/@x = ƒŒ)

`

07

` 0.6

Khi đường ướt thì ảnh hưởng của áp suất trong lốp (p), tốc độ

chuyển động ôtô (v) và tải trọng thẳng đứng lên bánh xe (Z) đến hệ số

bám (0) càng lớn (hình 1.10a, b, c)

Ngoài hệ số bám trong mặt phẳng dọc (0x), tức mặt phẳng chuyển động của ôtô tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường còn xuất hiện

Giữa 2 xe có đặt lực kế để đo lực bám P„ phát sinh ở xe sau

Biết được trọng lượng bám của xe sau G„

có thể xác định hệ số bám

Bang 1.3 #ệ số bám của các loại đường khác nhau

Loại đường và tình trạng mặt đường|_ Hệ sé bam ox

Đường nhựa hoặc bêtong

1.4 Các loại lực cản chuyển động của ôtô

Trường hợp tổng quát, khi ôtô chuyển động trên đường dốc, không

én định (có gia tốc) và lực kéo ở rơmoóc

Hình 1.11 Lực và momen tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc và tăng tóc

œ - góc lên đốc (độ)

G - trọng lượng toàn bộ ôtô (N)

P¿ - lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động (N)

Pm - lực cản ở móc kéo khi xe có kéo rơ-móoc (N)

Z¡, Z2 - phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe ở cầu

trước, câu sau (N)

M, - momen quay của bánh xe chủ động (Nm)

Mn - momen cản lăn ở bánh xe bị động (Nm)

Mp - momen can lăn ở bánh xe chủ động (Nm)

hy - chiéu cao trọng tâm ôtô (m)

hụ - chiều cao tác dụng của lực cản gió (m)

hạ - chiều cao lực kéo tác dụng (m)

a - khoảng cách trọng tâm đến cầu trước (m)

b- khoảng cách trọng tâm đến cầu sau (m)

L - khoảng cách hai cầu xe (m)

tý thuyết ôtô 31

Khi ôtô chuyển động sẽ có các lực cản sau: lực cản lăn; lực cản lên dốc; lực cản không khí; lực cản quán tính khi xe chuyển động có gia tốc; lực cản ở móc kéo khi xe có kéo theo rơmoóc

1.4.1 Lực cần lăn

Khi bánh xe chuyển động lăn trên mặt đường sẽ có lực cản lăn tác dụng song song với mặt đường và ngược chiều với chiều chuyển động của ôtô và qua điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường

Trên hình 1.11 có: lực cản lăn lên bánh xe trước là Pn; lực cản lăn lên bánh xe sau là Pp

Lực cản lăn phát sinh là do: sự biến dạng của lốp và mặt đường, sự

tạo thành vết bánh xe trên mặt đường, sự ma sát ở bề mặt tiếp xúc giữa lốp và mặt đường

Lực cản lăn của ôtô được xác định: Pr= Pp + Po

Lực cản lăn bánh xe trước và sau được tính:

£- hệ số cản lăn của ôtô

Hệ số cản lăn có thể xác định qua khảo nghiệm trên đường hoặc trong phòng thí nghiệm kết quả biểu thị ở bảng sau.

Bảng 1.4: Các loại hệ số cản lăn trên các loại đường khác nhau

Công suất cản lăn của ôtô

Công suất cản lăn được xác định theo công thức :

PgVạ GEV,

Nr- sạn = 3600 (kW) (1-20) Pr= G.f~ lực cản lăn (N)

Vạ ~ tốc độ ôtô (km/h)

Ví dụ 5

Xác định lực và công suất cản lăn xe du lịch có trọng lượng

G = 18850 N khi xe chuyển động trên đường nhựa bê tông có hệ số cản

Lý thuyết ôtô 3

1.4.2 Lực căn lên dốc

Khi ôtô chuyển động trên đường dốc, trọng lượng chung ôtô (G)

được phân thành hai thành phần lực:

G.cosơ — tác dụng thẳng góc xuống mặt đường và tạo ra hai phản lực tác dụng lên bánh xe trước (Z¡) và bánh sau (222)

G.sinơ — tác dụng song song mặt đường và ngược chiều chuyển động ôtô tạo ra lực cản lên déc Pj:

Pự = Pr+ Pị = G(fcosơ + sing) = Gf + i);

Dau + khi xe lên đốc, đấu - khi xe xuống dốc

Đại lượng (f + ï) — gọi là hệ số cản tổng cộng =f+i;

Do đó Py = G(fcosa + sina) = G(f+ i) (1-23)

Công suất cản lên dốc

Công suất cản lên đốc tính theo:

Xác định công suất cản lên đốc của xe du lịch có trọng lượng

G = 18850 N chuyển động lên dốc với góc đốc œ = 330, với tốc độ

Pị =i.G = 0.06 x 18850 = 1130 (N) Công suất cản lên dốc:

FuV 1130x40

Ni= 36007 3600 = 12.55 (kW)

Lý thuyết ôtô 3

Ví dụ 7

Xác định lực và công suất cản tổng cộng của xe du lịch có trọng lượng G = 18850 N trên đường nhựa bê tông có độ dốc œ = 3030”, hệ số cản lăn f= 0.012 với tốc độ Vụ = 40km/h và lên dốc

Hình 1.12 Áp suất không khí trên các bé mat vo thimg xe

a) Tinh toán lực cản không khí

Lực cản không khí được tính toán trong trường hợp tổng quát phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của ôtô trong môi trường không khí tĩnh Trén hệ trục tọa độ gắn với ôtô, tốc độ này mang dấu âm (-V) và lệch với trục dọc ôtô một góc (0).

Tốc độ gió (Vy) biểu thị trên hình 1.13

Vecto W sẽ lệch một góc (tr) so với trục dọc ôtô gọi là góc tác dụng

của tốc độ tương đối

Khi ôtô chuyển động thắng theo chiều gid thi t = 0, còn nói chung ôtô thường chịu ảnh hưởng của gió với góc tác dụng (r0)

Lực cản không khí đặt tại tâm của diện tích cản chính diện của ôtô, cách mặt đường ở độ cao h„ (hình 1.11) và ngược chiêu chuyên động ôtô

Qua khảo nghiệm lực cản không khí của ôtô có thể xác định theo công thức sau:

K~ hệ số cản không khí, phụ thuộc vào hình dạng ôtô và chất lượng

bê mặt vỏ thùng xe, phụ thuộc vào mật độ không khí (Nsec?/m');

F - diện tích cản chính diện của ôtô theo mặt phẳng vuông góc với

trục đọc ôtô (m?);

Vụ — tốc độ tương đối giữa ôtô và không khí (m/sec).

Dấu + khi tốc độ ôtô và tốc độ gió ngược chiều;

Dấu - khi tốc độ ôtô và tốc độ gió cùng chiều

Tích số K.F còn gọi là nhân tố cản không khí:

~— chiều rộng cơ sở ôtô (m)

Bo- chiều rộng lớn nhất ôtô (m)

H~ chiều cao lớn nhất ôtô (m)

af

J =2 "ô H TC @®—¬®

a/ Ôtô tải; b/ Ôtô du lịch

Hình 1.14 Sơ đồ xác định diện tích cản chính điện (F) 616

Giá trị trung bình của hệ số cản không khí K, diện tích cản chính diện F và nhân tố cản không khí W đối với các loại ôtô khác nhau được trình bày ở bảng 1.5

Bảng 1.5: Các thông số về tính lực cản không khí của các loại xe

Loại xe K (Nsec’/m*) F (im?) W (Nsec?/m?)

Công suất cản không khí

Công suất cản không khí được xác định theo :

Lý thuyết ôtô 39

40 Way = 40 km/h = 36 m/sec Lực cản không khí :

2,3x0.25x402 P„=K.FEVỆ=”— em — = 70.98(N)

Công suất cản không khí

PxVạ _ 70.98X40

Nw="g600 > ge00 072W)

b) Biện pháp giảm hệ số cản khí động ôtô

Lực cản khí động ảnh hưởng đến chuyển động của ôtô, nhất là khi

ôtô chuyển động với tốc độ lớn hơn 65 kmh Các yếu tố ảnh hưởng đến

hệ số cản khí động (K) được cho trong, bang 1.6

Bang 1.6: Yếu tổ ảnh hưởng đến hệ số cản không khí

- Bề mặt ma sát vỏ xe, khoảng sáng gam xe, 0.08

phần nhô ra khỏi biên dạng xe (gương chiêu hậu)