Tiểu luận lý thuyết ô tô

LỰC KÉO TIẾP TUYẾN CỦA XE Ô TÔ

Lực kéo tiếp tuyến cực đại

Tỷ số truyền ở mỗi tay số:

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực (it) được xác định bằng tích số các tỷ số truyền của các cụm chi tiết trong hệ thống, cụ thể là: it = i0.ih.ip.ic Trong công thức này, i0 đại diện cho tỷ số truyền của cụm truyền lực chính, ih là tỷ số truyền của hộp số chính, ip là tỷ số truyền của hộp số phụ, và ic là tỷ số truyền cuối.

Tỷ số truyền của xe Toyota Starlet

Tỷ số truyền tay số 1: it1 = i0.ih1.ic = 1×3,55×3,72 = 13,206

Bán kính thiết kế của bánh xe

Bán kính thiết kế là loại bán kính được tính theo kích thước tiêu chuẩn, khi chưa chịu tải trọng tác dụng, ký hiệu r0

Bán kính thiết kế r0 được tính theo công thức: r0 = d

2 + H (1.2) r0 – Bán kính thiết kế bánh xe

H – Chiều cao lốp xe d – Đường kính vành

Hình 1.1: Sơ đồ kích thước hình học lốp xe

Ký hiệu lốp xe Toyota Starlet: 145/75R13

145 – Chỉ số bề rộng lốp B = 145 mm

75 – Chỉ số profin lốp xe H

R – Radial: là loại xương lốp hướng kính

14 – Đường kính vành xe d = 14 inch

Bán kính thiết kế xe Toyota Starlet r0 = d

Hiệu suất của hệ thống truyền lực

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

– Ma sát trong hệ thống truyền lực

– Khuấy dầu bôi trơn động cơ nên công suất truyền đến bánh xe chủ động sẽ ít hớn thực tế khi tính toán

Hiệu suất này có thể xác định qua thực nghiệm và có giá trị trung bình như bảng 1.1

Bảng 1.1: Hiệu suất truyền lực của các loại ô tô

Loại xe Giá trị trung bình 𝛈 𝒕 Ô tô du lịch 0,93 Ô tô tải với truyền lực chính một cấp 0,89 Ô tô tải với truyền lực chính hai cấp 0,85

Toyota Starlet là loại ô tô du lịch nên hiệu suất truyền lực sẽ là η 𝑡 = 0,93

Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động

Momen quay của bánh xe chủ động (Mk) khi tiếp xúc với mặt đường tạo ra lực (P) ngược chiều với hướng di chuyển của ô tô Phản lực từ mặt đường (Pk) sinh ra, được gọi là lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động.

Hình 1.2: Lực kéo tiếp tuyến P k

Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động được xác định qua biểu thức:

Lực kéo tiếp tuyến cực đại của xe Toyota Starlet

Lực kéo tiếp tuyến ứng với số vòng quay

Công thức kinh nghiệm Leydecman được viết dưới dạng:

Nemax là thông số quan trọng cho công suất hữu ích cực đại (KW), trong đó nN là số vòng quay tương ứng (vòng/phút) và ne là số vòng quay động cơ (vòng/phút) Các hệ số thực nghiệm a, b, c không còn phù hợp với các động cơ đời mới, vì hiện nay hầu hết các động cơ này đã chuyển từ bộ chế hòa khí sang hệ thống phun xăng điện tử Do đó, việc xây dựng các đường đặc tính tốc độ ngoài cho các loại động cơ này cần phải áp dụng phương pháp khác thay vì sử dụng các hệ số kinh nghiệm truyền thống.

Việc xây dựng các đường đặc tính tốc độ ngoài cho các loại động cơ trên càn phải sử dụng phương trình Laydecman mở rộng a + b – c = 1 a + 2b – 3c = 0 (1.5) a + b.( n M n N) – c.( n e n N) 2 = M emax

Memax: Momen cực đại của động cơ N.m

𝜋.𝑛 𝑁 : Momen quay ứng với công suất cực đại Nm nM: Số vòng quay ứng với momen cực đại (vòng/phút) viii

Công suất ứng với số vòng quay 3000 vòng/phút

Momen quay ứng với công suất cực đại:

Từ hệ phương trình (1.5) có: a + b – c = 1 a + 2b – 3c = 0 a + 3500

Giải hệ phương trình ta được: a = 0,446; b = 2,107; c = 1,554

Thế tốc độ động cơ 3000 vòng/phút và các hệ số a, b, c vừa tính vào phương trình (1.4) ta được:

Momen xoắn ứng với số vòng quay 3000 vòng/phút

Lực kéo tiếp tuyến ứng với số vòng quay 3000 vòng/phút

Đồ thị lực kéo tiếp tuyến ứng với số vòng quay

Đường đặt tính động cơ dựa vào công thức (1.4)

2π.n e 1000 (N.m) Với a, b, c được tính ở phần trên có kết quả sau: a = 0,446; b = 2,107; c = 1,554

Lực kéo tiếp tuyến ở từng tay số được xác định dựa vào công thức (1.3)

Tốc độ chuyển động tịnh tiến theo qua số vòng quay động cơ dựa theo công thức (2.1)

Bảng 1.2: Bảng kết quả tính lực kéo và vận tốc ở từng tay số

Hình 1.3: Đồ thị cân bằng lực kéo

VẬN TỐC TỊNH TIẾN LÝ THUYẾT CỦA XE Ô TÔ

Vận tốc tịnh tiến lý thuyết cực đại

Tốc độ chuyển động tịnh tiến ô tô được tính qua số vòng quay của động cơ:

Trong đó: ne – Số vòng quay của động cơ (vòng/phút) rb – Bán kính làm việc trung bình của bánh xe (m) it – Tỷ số truyền x

Bán kính làm việc trung bình

Bán kính làm việc trung bình là bán kính được tính từ bán kính thiết kế nhân với hệ số biến dạng lốp xe khi làm việc: rb = λ.r0 (2.2)

Trong đó: r0 – Bán kính thiết kế λ – Hệ số biến dạng lốp xe λ = 0,93 ÷ 0,935 – Đối với ô tô áp suất thấp λ = 0,945 ÷ 0,95 – Đối với ô tô áp suất cao

→ Xe ô tô khảo sát là ô tô du lịch nên hệ số biến dạng lốp xe khi làm việc sẽ được lấy với trường hợp áp suất cao Lấy λ = 0,95

Số vòng quay cực đại của động cơ Động cơ làm việc chủ yếu từ nM đến nN

Khi số vòng quay động cơ vượt quá nN, công suất sẽ giảm do sự nạp hỗn hợp hòa khí kém và tăng tổn thất ma sát Do đó, số vòng quay tối đa (Vmax) của ô tô khi di chuyển trên đường đất và nằm ngang không nên vượt quá 10 ÷ 20% so với số vòng quay ứng với công suất cực đại, tức là nVmax ≤ (1,1 ÷ 1,2)nN.

→ Ta chọn nVmax = 1,1nN = 1,1×5000 = 5500 vòng/phút

Vận tốc tịnh tiến lý thuyết cực đại ở mỗi tay số

Từ công thức (2.1) và (2.2) ta có:

Vận tốc tịnh tiến lý thuyết ứng với số vòng quay

Từ công thức (2.1) và (2.2) ta có:

CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

Các loại lực cản chuyển động của ô tô

Trường hợp tổng quát, khi ô tô chuyển động trên đường dốc, không ổn định (có gia tốc) và lực kéo ở romooc

Hình 3.1: Lực và moomen tác dụng lên ô tô khi chuyển động lên dốc và tăng tốc

Trong đó: α – Góc lên dốc (độ)

G – Trọng lượng toàn bộ ô tô (N)

Pk – Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động (N)

Pf1 – Lực cản lăn ở bánh xe cầu trước (N)

Pf2 – Lực cản lăn ở bánh xe cầu sau (N)

Pi – Lực cản lên dốc (N)

Pj – Lực quán tính ô tô khi chuyển động tăng tốc hay giảm tốc (N)

Pw – Lực cản không khí (N) xii

Pm – Lực cản móc kéo khi xe có kéo rơ-móoc (N)

Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe ở cầu trước và cầu sau (N)

Mk – Momen quay của bánh xe chủ động (Nm)

Mf1 – Momen cản lăn của bánh xe cầu trước (Nm)

Mf2 là momen cản lăn của bánh xe cầu sau (Nm), hg là chiều cao trọng tâm ô tô (m), hw là chiều cao tác dụng của lực cản gió (m), hm là chiều cao lực kéo tác dụng (m), a là khoảng cách trọng tâm đến cầu trước (m), và b là khoảng cách trọng tâm đến cầu sau (m).

L – Khoảng cách hai cầu xe (m)

Lực cản lăn được hình thành từ sự biến dạng của lốp xe và mặt đường, sự tạo thành vết bánh xe trên bề mặt đường, cùng với ma sát tại điểm tiếp xúc giữa lốp và mặt đường.

Lực cản lăn của ô tô được xác định:

Lực cản lăn bánh xe trước và sau được tính:

Trong đó: f – Hệ số cản lăn của ô tô

Các yếu tố gây biến dạng lốp và mặt đường đều tác động đến hệ số cản lăn f Hệ số cản lăn có thể được xác định thông qua các thử nghiệm trên đường hoặc trong phòng thí nghiệm, với kết quả được trình bày trong bảng sau.

Bảng 3.1: Các loại hệ số cản lăn trên các loại đường khác nhau

Loại đường Hệ số cản lăn V ≤ 80 Km/h Đường nhựa tốt 0,015 ÷ 0,018 Đường nhựa bê tông 0,012 ÷ 0,015 Đường rải đá 0,023 ÷ 0,03 Đường đất khô 0,025 ÷ 0,035 Đường đất sau khi mưa 0,05 ÷ 0,15 Đường cát 0,1 ÷ 0,3

Khi xe ô tô chuyển động trên đường dốc, trọng lượng chung ô tô (G) được phân thành hai thành phần lực:

– Gcosα : Tác dụng thẳng góc xuống mặt đường và tạo ra hai phản lực tác dụng lên bánh xe trước (Z1) và bánh sau (Z2)

– Gsinα : Tác dụng song song với mặt đường và ngược chiều chuyển động ô tô tạo ra lực cản lên dốc Pi:

Trường hợp ô tô chuyển động xuống dốc, lực Pi cùng chiều với chiều chuyển động, lúc đó lực Pi sẽ là lực chủ động

Khi xe di chuyển lên dốc, lực Pi sẽ mang dấu (+), trong khi khi xe xuống dốc, lực Pi sẽ có dấu (–) Độ dốc của mặt đường có thể được thể hiện bằng góc dốc (α) hoặc bằng độ dốc (i), với công thức i = 𝐷.

Trong đó: D, T – Kích thước đường dốc

Qua khảo nghiệm lực cản không khí cảu ô tô có thể xác định theo công thức sau:

K – Hệ số cản không khí, phụ thuộc vào hình dạng ô tô và chất lượng bề mặt vỏ thùng xe, phụ thuộc vào mật độ không khí (Nsec 2 /m 4 )

F – Diện tích cản chính diện của ô tô theo mặt phẳng vuông góc với trục dọc ô tô (m 2 )

V0 – Tốc độ tương đối giữa ô tô và không khí (m/s)

Tốc độ tương đối giữa ô tô và không khí (V0) Là tổng hợp giữa tốc độ ô tô (V) và tốc độ gió (Vg)

Dấu (+) khi tốc độ ô tô và tốc độ gió ngược chiều

Dấu (–) khi tốc độ ô tô và tốc độ gió cùng chiều

Diện tích cản chính diện, thường tính theo công thức gần đúng Đối với ô tô tải:

F = B.H (3.9) Đối với ô tô du lịch:

B – Chiều rộng cơ sở ô tô (m)

B0 – Chiều rộng lớn nhất của ô tô (m)

H – Chiều cao lớn nhất của ô tô (m)

Giá trị trung bình của hệ số cản không khí K được trình bày ở bảng 3.2

Bảng 3.2: Hệ số lực cản không khí của các loại xe

Loại xe Hệ số cản không khí K (Nsec 2 /m 4 ) Ô tô du lịch – Vỏ kín

0,4 ÷ 0,5 Ô tô tải 0,6 ÷ 0,7 Ô tô khách 0,25 ÷ 0,4 Ô tô đua 0,13 ÷ 0,15

3.1.4 Lực quán tính của ô tô

Khi ô tô chuyển động không ổn định, tức khi xe tăng tốc hoặc giảm tốc sẽ xuất hiện lực quán tính Công thức tính lực quán tính như sau:

Trong đó: δj – Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay được quy về trọng tâm của ô tô

Hệ số δj có thể xác định theo công thức kinh nghiệm: δj = 1,05 + 0,05𝑖 ℎ 2 (3.12)

Trong đó: ih – Tỷ số truyền hộp số

Khi ô tô có kéo móc, thì lực cản ở móc kéo theo phương nằm nagng Pm được xác định theo công thức:

Q – Trọng lượng toàn bộ một rơ móoc n –Số lượng rơ móoc kéo theo ψ = f ± i hệ số cản tổng cộng của mặt đường

3.1.6 Phương trình cân bằng lực kéo

Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động của ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc khắc phục các lực cản chuyển động, bao gồm lực cản lăn (Pf), lực cản dốc (Pi), lực cản không khí (Pw) và lực cản quán tính (Pj).

Pk = Pf ± Pi + Pw ± Pj (3.14) Lực cản Pi (+) khi xe lên dốc, Pi (–) khi xe xuống dốc

Lực cản Pj (+) khi xe tăng tốc, Pj (–) khi xe giảm tốc.

Xe di chuyển lên dốc

Khảo sát trường hợp xe ô tô di chuyển ổn định đều lên dốc với tốc độ 40 km/h trên đường nhựa tốt

Hình 3.2: Lực và momen tác dụng lên ô tô khi xe chuyển động ổn định đều lên dốc Chọn: Góc dóc 12%, xét trường hợp xe chạy toàn tải m = 1345 kg

– Góc dóc α: Dựa vào công thức (3.5) ta có: i = 𝐷

– Lực cản dốc: Theo công thức (3.4)

– Lực cản lăn: Xe di chuyển trên đường nhựa tốt, dựa vào bảng 3.1 ta có: f = 0,015 ÷ 0,018 chọn f = 0,015

Theo công thức (3.1) Pf = f.G.Cosα = 0,015×13450×Cos6,843 0 = 200 N

Dựa vào bảng 3.2 xác định hệ số cản không khí trên ô tô du lịch vỏ kín là:

Diện tích cản chính diện theo công thức (3.9) đối với ô tô du lịch:

Bỏ qua tốc độ gió V0 = V = 40 km/h = 11,111 m/s

Lực cản không khí tính theo công thức (3.6)

– Lực quán tính: Do xe ô tô di chuyển ổn định đều lên dốc nên Pj = 0

– Lực kéo tiếp tuyến cần thiết của xe ô tô: Dựa vào công thức (3.13)

Xe di chuyển xuống dốc

Khảo sát trường hợp xe ô tô di chuyển ổn định đều xuống dốc với tốc độ 50 km/h trên đường nhựa tốt

Hình 3.3: Lực và momen tác dụng lên ô tô khi xe chuyển động ổn định đều xuống dốc Chọn: Góc dóc 12%, xét trường hợp xe chạy toàn tải m = 1345 kg

– Góc dóc α: Dựa vào công thức (3.5) ta có: i = 𝐷

– Lực cản lăn: Xe di chuyển trên đường nhựa tốt, dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,015 ÷ 0,018 chọn f = 0,015

– Lực cản không khí: Dựa vào bảng 3.2 xác định hệ số cản không khí trên ô tô du lịch vỏ kín là: K = 0,2 ÷ 0,35 Nsec 2 /m 4 Chọn K = 0,25 Nsec 2 /m 4

Xe di chuyển trên đường bằng

Khảo sát trường hợp xe ô tô di chuyển ổn định đều trên đường bằng với tốc độ 70 km/h trên đường nhựa tốt

Hình 3.4:Lực và momen tác dụng lên ô tô khi xe chuyển động ổn định đều trên đường bằng Chọn: Xét trường hợp xe chạy toàn tải m = 1345 kg

– Lực cản dốc: Xe di chuyển trên đường bằng Pi = 0

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE Ô TÔ

Vận tốc lớn nhất của ô tô

Hình 4.1: Lực và momen tác dụng lên ô tô khi xe chạy với vận tốc cực đại

– Xe chạy ở tay số cao nhất (Pk5)

– Ứng với công suất cực đại (Nemax)

– Xe di chuyển trên đường bằng (Pi = 0)

– Xe chuyển động ổn định (Pj = 0)

Ta có phương trình cân bằng lực kéo:

– Hiệu suất của hệ thống truyền lực: Dựa vào bảng 1.1 đối với ô tô du lịch η t = 0,93 – Lực kéo tiếp tuyến của xe ở tay số 5 ứng với công suất cực đại:

Momen quay ứng với công suất cực đại:

Bán kính bánh xe và tỷ số truyền lấy kết quả từ phần 1: rb = 0,28655 m; it5 = 3,199

Lực kéo tiếp tuyến của xe ở tay số 5 ứng với công suất cực đại:

– Lực cản lăn: Giả sử xe di chuyển trên đường nhựa tốt, dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,015 ÷ 0,018 chọn f = 0,015

– Lực cản không khí: Dựa vào bảng 3.2 xác định hệ số cản không khí trên ô tô du lịch vỏ kín là: K = 0,2 ÷ 0,35 Nsec 2 /m 4 Chọn K = 0,25 Nsec 2 /m 4

Giả sử bỏ qua tốc độ gió V0 = V

– Vận tốc lớn nhất của xe có thể đạt đến:

Dựa vào phương trình cân bằng lực kéo (4.1) ta có:

Độ dốc lớn nhất xe chạy được

Hình 4.2: Lực và momen tác dụng lên ô tô khi xe chạy trên độ dốc lớn nhất

– Xe chạy ở tay số thấp nhất (Pk1max)

– Ứng với momen cực đại (Memax)

– Lực cản không khí vô cùng nhỏ xem như bằng 0 (Pw = 0)

– Xe chuyển động ổn định (Pj = 0)

– Hiệu suất của hệ thống truyền lực: Dựa vào bảng 1.1 đối với ô tô du lịch η t = 0,93 xx

– Lực kéo tiếp tuyến cực đại của xe ở tay số 1:

Bán kính bánh xe và tỷ số truyền tính lấy kết quả từ phần 1: rb = 0,28655 m; it1 = 13,206

Lực kéo tiếp tuyến cực đại của xe ở tay số 1:

– Độ dốc lớn nhất xe chạy được:

Gia tốc lớn nhất của ô tô

Hình 4.2: Lực và momen tác dụng lên ô tô khi xe chạy với gia tốc lớn nhất

– Xe chạy ở tay số thấp nhất (Pk1max)

– Ứng với momen cực đại (Memax)

– Lực cản không khí vô cùng nhỏ xem như bằng 0 (Pw = 0)

– Xe chuyển trên đường bằng (Pi = 0)

– Hiệu suất của hệ thống truyền lực: Dựa vào bảng 1.1 đối với ô tô du lịch η t = 0,93 – Lực kéo tiếp tuyến cực đại của xe ở tay số 1:

Bán kính bánh xe và tỷ số truyền tính lấy kết quả từ phần 1: rb = 0,28655 m; it5 = 13,206

Lực kéo tiếp tuyến cực đại của xe ở tay số 1:

– Lực quán tính của ô tô:

Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay được quy về trọng tâm của ô tô Dựa vào công thức (3.10) ta có: δj1 = 1,05 + 0,05𝑖 ℎ1 2 = 1,05 + 0,05×3,55 2 = 1,68

Xét trường hợp xe chạy toàn tải: m = 1345 kg

Lực quán tính của ô tô:

– Gia tốc lớn nhất của xe ô tô:

TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Sự cân bằng lực kéo của ô tô

– Xe di chuyển ứng với tay số 1 (it1 = 13,206)

– Xe di chuyển lên dốc với độ dốc 12% => α = 6,843 0 , xe chạy toàn tải m = 1345 kg – Xe chuyển động ổn định đều (Pj = 0)

– Xe di chuyển trên đường trên đường đất sau mưa dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,05 ÷ 0,15 chọn f = 0,1

* Các lực cản trên xe ô tô

– Trọng lượng toàn tải: G = m.g = 1345.10 = 13450 N xxii

– Lực cản lăn: Theo công thức (3.1)

Bỏ qua tốc độ gió V0 = V

Vận tốc chuyển động tịnh tiến của ô tô được tính theo công thức (2.1), giải sử xe chạy với số vòng quay 4000 vòng/phút ở tay số 1:

– Lực kéo cần thiết của xe ô tô:

Pkct = Pc = Pf + Pi + Pw = 1335 + 1603 + 37 = 2975 N

Đồ thị cân bằng lực kéo

Đường đặt tính động cơ dựa vào công thức (1.4)

2π.n e.1000 (N.m) Với a, b, c được tính ở phần 1 có kết quả sau: a = 0,446; b = 2,107; c = 1,554

Lực kéo tiếp tuyến ở từng tay số được xác định dựa vào công thức (1.3)

Tốc độ chuyển động tịnh tiến theo qua số vòng quay động cơ dựa theo công thức (2.1)

* Các loại lực cản bao gồm: Khảo sát ở tay số 1

Bảng 5.1: Bảng kết quả tính lực kéo, lực cản và vận tốc ở tay số 1

Bảng 5.1: Đồ thị lực kéo và lực cản ở tay số 1 xxiv

MỨC TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA XE Ô TÔ

Xe ô tô di chuyển ổn định đều lên dốc

Trong trường hợp xe ô tô di chuyển ổn định lên dốc 12% với vận tốc 40 km/h, khối lượng toàn tải là 1345 kg và chạy trên đường nhựa tốt, suất tiêu hao nhiên liệu đạt 0,33 kg/W.h.

– Hiệu suất của hệ thống truyền lực: Dựa vào bảng 1.1 đối với ô tô du lịch η t = 0,93

– Trọng lượng riêng nhiên liệu: Đối với trọng lượng riêng nhiên liệu của xăng ρ n = 0,71 ÷ 0,76 (kg/lít) Lấy ρ n = 0,75 (kg/lít)

– Góc dốc α: Dựa vào công thức (3.5) ta có: i = 𝐷

– Lượng tiêu hao nhiên liệu được tính theo công thức (6.1): qđ = g e (P f + P i + P w )

Xe ô tô di chuyển ổn định đều trên đường bằng

Xe ô tô di chuyển ổn định với vận tốc 60 km/h trên đường bằng phẳng, có khối lượng toàn tải 1345 kg và tiêu hao nhiên liệu là 0,33 kg/W.h.

– Hiệu suất của hệ thống truyền lực: Dựa vào bảng 1.1 đối với ô tô du lịch η t = 0,93

– Trọng lượng riêng nhiên liệu: Đối với trọng lượng riêng nhiên liệu của xăng ρ n = 0,71 ÷ 0,76 (kg/lít) Lấy ρ n = 0,75 (kg/lít)

– Lực cản dốc: Xe di chuyển trên đường bằng Pi = 0

– Lượng tiêu hao nhiên liệu được tính theo công thức (6.1): qđ = g e (P f + P w )

Đồ thị lượng tiêu hao nhiên liệu ở các tốc độ khác nhau

Giả sử xe chuyển động trên đường bằng ổn định đều và di chuyển trên đường nhựa tốt dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,015 ÷ 0,018 chọn f = 0,015

* Các loại lực cản bao gồm:

Lực cản lăn khi vận V < 80 Km/h

Khi V > 80 Km/h hệ số cản lăn sẽ được tính theo công thức (3.4) f = f0.(1 + v 2

Lực cản lăn khi V > 80 Km/h

– Lượng tiêu hao nhiên liệu: tính theo công thức (6.1)

Lượng tiêu hao nhiên liệu khi vận tốc V < 80 Km/h qđ = g e (P f + P w )

Lượng tiêu hao nhiên liệu khi vận tốc V > 80 Km/h qđ = g e (P f + P w )

Bảng 6.1: Bảng kết quả lượng tiêu hao nhiên liệu ở các tốc độ khác nhau

Hình 6.1: Đồ thị lượng tiêu hao nhiên liệu ở các tốc độ khác nhau

TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ

Tính ổn định trong mặt phẳng dọc của ô tô

7.1.1 Xét tính ổn định theo điều kiện lật đổ

Trường hợp 1: Xe đứng yên quay đầu lên dốc

Hình 7.1: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu lên dốc

Khi xem xét điều kiện lật đổ, xe sẽ lật qua điểm tiếp xúc của bánh xe sau (O2) với mặt đường Hiện tượng lật đổ bắt đầu xảy ra khi lực phản lực tác động lên bánh xe trước đạt giá trị bằng không.

Ta lập phương trình cân bằng momen đối với O2: ΣMo2 = Z1.L – G.b.Cosα l + G.hg.Sinα l = 0

Xe bắt đầu lất khi: Z1 = 0

Từ đó ta có: tanα l = b h g (7.1) xxviii

Ta có: Khoảng cách trọng tâm đến cầu sau: b = 1,15 m

Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m Áp dụng công thức (7.1) tanα l = b h g ⇔ tanα l = 1,15

Kết luận: Xe sẽ bị lật đỗ khi đứng yên trên mặt phẳng dốc đầu xe hướng lên với góc dốc α l ≥ 66,5 0

Trường hợp 2: Xe đứng yên quay đầu xuống dốc

Hình 7.2: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu xuống dốc

Khi xét theo điều kiện lật đổ, trường hợp này xe lật đổ qua điểm tiếp xúc của bánh xe trước và mặt đường O1

Xe bắt đầu lật khi Z2 = 0

Từ điều kiện cân bằng momen, ta có: ΣMo1 = Z2.L – G.a.Cosα l ′ + G.hg.Sinα l ′ = 0

Xe bắt đầu lất khi: Z2 = 0 Nên: G.hg.Sinα l ′ = G.a.Cosα l ′ Từ đó ta có: tanα l ′ = a h g (7.2)

Ta có: Khoảng cách trọng tâm đến cầu trước: a = 1,15 m

Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m Áp dụng công thức (7.2) tanα l ′ = a h g ⇔ tanα l ′ = 1,15

Kết luận: Xe sẽ bị lật đỗ khi đứng yên trên mặt phẳng dốc đầu xe hướng xuống với góc dốc α l ′ ≥ 66,5 0

7.1.2 Xét tính ổn định theo điều kiện trượt

Trường hợp 1: Xe đứng yên quay đầu lên dốc

* Xét trường hợp các bánh sau xe được phanh cứng:

– Trạng thái cân bằng theo điều kiện trượt: Pp2 = Gsinα t

– Khi lực phanh đạt tới giới hạn bám: Pp2 = Z2.φ

– Tính Z2 qua điều kiện cân bằng momen tại O1 ΣMo1 = Z2.L – G.a.Cosα t – G.hg.Sinα t = 0

Thế (2) vào (1) ta được: tan α t = a.φ

Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường phụ thuộc:

– Nguyên liệu và trạng thái mặt đường (khô, ướt, mấp mô,…)

– Kết cấu và dạng hoa lốp, áp suất bên trong lốp. xxx

Hệ số bám được xác định qua các quá trình khảo nghiệm và có kết quả sau:

Bảng 7.1: Hệ số bám của các loại đường khác nhau

Loại đường và tình trạng mặt đường Hệ số bám φ Đường nhựa hoặc bê tông – Khô và sạch

* Xét tính ổn định của xe theo điều kiện trượt

Xét trường hợp xe di chuyển trên đường nhựa khô, dựa vào bảng 7.1 ta có hệ số bám ứng với đường nhựa khô φ = 0,7 ÷ 0,8 ta chọn φ = 0,7

Ta có: Khoảng cách trọng tâm đến cầu trước: a = 1,15 m

Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m

Chiều dài cơ sở: L = 2,3 m Áp dụng công thức (7.3): tan α t = a.φ

Kết luận khi các bánh sau xe được phanh cứng đầu xe hướng lên dốc để không bị trượt dọc thì góc dốc α t ≤ 22,43 0

Trường hợp 2: Xe đứng yên quay đầu xuống dốc

* Xét trường hợp các bánh trước xe được phanh cứng:

– Trạng thái cân bằng theo điều kiện trượt: Pp1 = Gsinα 𝑡 ,

– Khi lực phanh đạt tới giới hạn bám: Pp1 = Z1.φ

– Tính Z1 qua điều kiện cân bằng momen tại O2 ΣMo2 = Z1.L – G.b.Cosα 𝑡 , – G.hg.Sinα 𝑡 ′ = 0

Thế (2) vào (1) ta được: tanα 𝑡 ′ = b.φ

Xét trường hợp xe di chuyển trên đường nhựa khô, dựa vào bảng 7.1 ta có hệ số bám ứng với đường nhựa khô φ = 0,7 ÷ 0,8 ta chọn φ = 0,7

Ta có: Khoảng cách trọng tâm đến cầu sau: b = 1,15 m

Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m

Chiều dài cơ sở: L = 2,3 m Áp dụng công thức (7.4): tan α t = b.φ

Kết luận khi các bánh trước xe được phanh cứng đầu xe hướng xuống dốc để không bị trượt dọc thì góc dốc α t ≤ 16,9 0

Tính ổn định trong mặt phẳng ngang của ô tô

7.2.1 Xét tính ổn định theo điều kiện lật đổ

Hình 7.5: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên ô tô xxxii

Trường hợp xe lật đổ quanh điểm B Ta có phương trình cân bằng momen tại điểm B: ΣMB = Zp.C + G.hg.Sin β – G C

Xe bắt đầu lật khi Zp = 0, ta có:

Ta có: Khoảng cách hai bánh trước: C = 1,4 m

Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m Áp dụng công thức (7.5) tanβ l = C

Kết luận để xe ổn định không bị lật đổ thì góc nghiên ngang phải β l ≤ 54,46 0

7.2.2 Xét tính ổn định theo điều kiện trượt

Hình 7.6: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên ô tô

Lực bám ngang của xe là:

Pφn = Yt +Yp = (Zt + Zp).φn = G.Cosβt.φn

Trong đó: φn – Hệ số bám ngang

Yt, Yp – Lực bám của bánh xe bên trái và bên phải

Theo sơ đồ thành phần gây trượt ngang cho xe là: GSinβt

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	1,32 MB