TIỂU LUẬN MÔN HỌC LÝ THUYẾT GẦM ÔTÔ TÌM HIỂU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA VIOS VÀ PHÂN TÍCH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN XE TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẢNG LÝ TỰ TRỌNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐỘNG LỰC TIỂU LUẬN MÔN HỌC LÝ THUYẾT GẦM ÔTÔ TÌM HIỂU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA VIOS VÀ PHÂN TÍCH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN XE TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn: Th.s Trần Quốc Duy Lớp: 20C1-CNƠ2 Nhóm : Sinh viên thực hiện: Đoàn Ngọc Minh – 20002186 Nguyễn Phước Quân - 20002291 Trần Hữu Tiến Đạt – 20001117 Phạm Thanh Hiếu – 20001661 Trần Minh Hiếu - 20005362 TP HỒ CHÍ MINH PHIẾU GIAO TIỂU LUẬN MƠN HỌC TIỂU LUẬN: TÌM HIỂU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA VIOS VÀ PHÂN TÍCH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN XE TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1: Họ tên sinh viên: Đoàn Ngọc Minh Nguyễn Phước Quân Trần Hữu Tiến Đạt Phạm Thanh Hiếu Trần Minh Hiếu 2: Kết tối thiểu phải có: Ngày giao:……./…… /……… Ngày nộp: ……./…… /……… Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày … tháng … năm Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN TIỂU LUẬN MÔN HỌC HỌ VÀ TÊN Đoàn Ngọc Minh Trần Hữu Tiến Đạt Nguyễn Phước Quân Phạm Thanh Hiếu Trần Minh Hiếu NỘI DUNG THỰC HIỆN Hình ảnh NGÀY KẾT THÚC Phân tích lực Làm word 27/9/2021 Làm word 5/10/2021 Tài liệu 28/10/2021 1/10/2021 5/10/2021 LỜI MỞ ĐẦU Ngành tơ giữ vị trí quan trọng phát triển xã hội Ơ tơ dùng phổ biến kinh tế quốc dân nhiều lĩnh vực khác công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thơng vận tải, quốc phịng an ninh… Trên tảng đất nước đà phát triển lớn mạnh kinh tế ngành công nghiệp ô tô nước ta ngày trọng phát triển Thể liên doanh lắp ráp tơ nước ta với nước ngồi ngày phát triển rộng lớn hầu hết tỉnh nước như: FORD, TOYOTA, HYUNDAI Một vấn đề lớn đặt việc nắm vững lý thuyết, kết cấu loại xe đại, hệ thống xe để từ khai thác sử dụng xe cách có hiệu cao, đáp ứng yêu cầu giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết kiệm Một hệ thống quan trọng ô tô hệ thống lái Hệ thống có chức điều khiển hướng chuyển động tơ, đảm bảo tính ổn định chuyển động thẳng quay vòng bánh xe dẫn hướng Trong q trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng lớn đến an toàn chuyển động quỹ đạo chuyển động ô tô, đặc biệt xe có tốc độ cao Do người ta khơng ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính Xuất phát từ yêu cầu đặc điểm đó, em giao thực nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu hệ thống lái xe toyota vios phân tích lực tác dụng lên xe trình chuyển động” NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn : Th.s Trần Quốc Duy Họ tên sinh viên : Đoàn Ngọc Minh Nguyễn Phước Quân Trần Hữu Tiến Đạt Phạm Thanh Hiếu Trần Minh Hiếu Lớp : 20C1-CNƠ2 Tên đề tài: Tìm hiểu hệ thống lái xe toyota vios phân tích lực tác dụng lên xe trình chuyển động Điểm đánh giá : Xếp loại : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giáo viên hướng dẫn (ký tên ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Catalog Phần 1: tìm hiểu hệ thống lái xe toyota vios CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA VIOS 1.1 Giới thiệu chung xe Toyota Vios: 1.2 Thông số kỹ thuật xe Toyota Vios 1.2.1 Động 1NZ – FE (DOHC 16 xu áp với VVT-i) 1.2.2 Hệ truyền lực 1.2.3 Hệ thống phanh 1.2.4 Hệ thống lái .9 1.2.5 Hệ thống điện 10 1.2.6 Phần vận hành 10 CHƯƠNG 2:ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS .12 2.1 Giới thiệu chung hệ thống lái ôtô 12 2.1.1 Công dụng, phân loại hệ thống lái xe ô tô .13 2.1.1.1 Công dụng hệ thống lái ô tô 13 2.1 Hình Hệ thống lái ơtơ 13 2.1.1.2 Phân loại hệ thống lái ô tô 13 a Theo cách bố trí vành tay lái : 14 b Theo số lượng cầu dẫn hướng: 14 c Theo kết cấu cấu lái 17 d Trợ lực lái 18 2.1.3 Bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios .21 2.2 Đặc điểm kế cấu hệ thống lái xe Toyota Vios 21 2.2.1 Cơ cấu lái 21 2.2.2 Dẫn động lái 23 2.2.3 Trợ lực lái 24 2.2.4 Tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Vios 26 2.2.5 Các hư hỏng hệ thống lái 26 Phần 2: phân tích lực xe chuyển động 27 1.Các lực tác dụng lên ôtô chuyển động tổng quát: 27 Fω – Lực cản khơngkhí 27 * Lực kéo tiếp tuyến Fk: 28 F  Mk 28 * Lực cản lăn Ff : 28 f Lúcđó ta có: 28 * Mômen cản lăn Mf: .28 * Lực cản lên dốc Fi: .29 i = tg 29 * Lực cản khơng khí Fω : 29 mặt xe khơng khí (4 ÷ 10%) 29 v – Vận tốc ôtô (m/s) 30 * Lực cản quán tính Fj: 30 Phần 1: tìm hiểu hệ thống lái xe toyota vios CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA VIOS 1.1 Giới thiệu chung xe Toyota Vios: Toyota Vios- tên khơng cịn xa lạ với quan tâm đến thị trường xe nước nhà, gắn cho danh hiệu “ xe quốc dân” hay “ông vua doanh số” đủ để thấy sức cạnh tranh dòng Sedan phân khúc B nhà Toyota mạnh đến đâu Ra đời từ cách gần 20 năm Toyota Vios tên chưa hết hot, để đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng Vios khơng đứng n chỗ mà luôn phát triển nâng cấp ngày càn đại thân thiện với người dùng Trải qua phiên bản, Vios không mang vẻ thể thao mà hệ thống an toàn EBD, ESP trang bị đồng bộ, Vios rũ bỏ hoàn toàn vỏ xe nghèo nàn trang bị để trở thành xe tiện lợi đầy đủ trang bị an tồn Xe Vios có kích thước lớn xe đời cũ Trang bị an toàn tiện nghi có nhiều cải tiến Về ngoại thất, thay đổi lớn lưới tản nhiệt có cấu trúc hình chữ V, cụm đèn hậu nhơ ngồi, đèn xi-nhan tích hợp gương (gương gập lại không sử dụng), vành hợp kim thiết kế Hình 1.1 Hình dáng ngồi xe Toyota Vios hệ 2021 1.2 Thông số kỹ thuật xe Toyota Vios 1.2.1 Động 1NZ – FE (DOHC 16 xu áp với VVT-i) Động sử dụng xe Toyota Vios động xăng kì, với xy lanh đặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1-3-2-4 Động sử dụng trục cam kép, dẫn động đai với cơng nghệ điều khiển đóng mở xu páp thơng minh (VVT- i), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu bảo vệ môi trường - Công suấ tối đa: 107HP / 6000rpm - Mô men xoắn tối đa: 144Nm / 4200rpm - Tỷ số nén: 10,5:1 - Hệ thống cung cấp nhiên liệu: xe Toyota Vios sử dụng hệ thống phun xăng điện tử đa điểm (MPI) với laoij xăng có số octan RON 95, 92, 87, 83 Dung tích bình xăng 42 lít 1.2.2 Hệ truyền lực - Ly hợp: Loại đĩa ma sát khơ, thường đóng, có lị xo ép hình đĩa, dẫn động khí kiểu cáp Ở loại ly hợp sử dụng lị xo dạng đĩa hình từ sử dụng kết cấu để đóng mở ly hợp mà khơng cần phải có địn mở riêng Mặt đặt lị xị tì trực tiếp vào đĩa ép, phần lò xo liên kết với vỏ Mặt đỉnh lò xo sử dụng để mở ly hợp bạc mở ép lên - Hộp số: + Đối với phiên 1.5G tự động cấp + Đối với phiên 1.5E hộp số thường cấp - Truyền lực vi sai: Đây loại xe du lịch có động hộp số đặt ngang, cầu trước chủ động nên cặp bánh truyền lực vi sai bố trí ln cụm hộp số Xe sử dụng truyền lực cấp, bánh trụ nghiêng 1.2.3 Hệ thống phanh Hệ thống phanh xe gồm hai loại - Phanh chân: Có dẫn động phanh thủy lực, trợ lực chân không, hai dòng chéo nhau, sử dụng cấu phanh đĩa cẩ bánh trước sau Bộ trợ lực phanh xi lanh ghép với thành khối Ty đẩy bàn đạp phanh trước tác dụng vào pittong xi lanh có liên hệ với van phân phối cường hóa nên phanh lực tác dụng lên pittong xi lanh bao gồm lực người lái lực trợ lực phanh - Phanh đứng ( phanh tay) - Xe Toyota Vios cịn trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS, với chế phân bố lực phanh điện tử EBD, giúp bánh xe khơng bị bó cứng ổn định phanh gấp đường trơn 1.2.4 Hệ thống lái Hệ thống lái xe hệ thống lái khí, với tay lái trợ lực thủy lưc, giúp tay lái nhẹ lái tốc độ thấp, trở lại mức bình thường tốc độ cao Hệ thống lái bao gồm cấu lái, dẫn động lái trợ lực lái: + Cơ cấu lái loại bánh trụ răng, ln làm chức lái ngang hình thang lái + Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động đăng, lái ngang, cam quay khớp nối + Trợ lực lái gồm phận bản: bơm dầu, van phân phối xi lanh lực Bán kính quay vịng: Bán kính quay tối thiểu 4,9m 1.2.5 Hệ thống điện - Điện áp: 12V - Máy phát: 12V – 65A - Động khỏi động: Kiểu SD 80, công suất 0,8 KW - Ắc quy(mf): 12v – 35Ah - Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) - Hệ thống đèn chiếu sáng đèn báo hiệu gồm: đèn pha, đèn si nhan, đèn phanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần xe, đèn báo áp suất dầu, đèn nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp - Hệ thống gió, sưởi ấm, điều hòa nhiệt độ, gạt nước, rửa kính - Hệ thống âm gồm dàn loa, radio 1.2.6 Phần vận hành Hệ thống treo xe bao gồm treo trước treo sau: - Treo trước hệ thống độc lập kiểu nến (mcpherson), kích thước địn treo hệ thống treo giảm Còn đầu đòn treo liên kết lề với dầm ơtơ, đầu ngồi liên kết với trục khớp nối dẫn hướng mà điểm liên kết nằm đường tâm trụ xoay đứng Đầu giảm chấn ống thủy lực liên kết với gối tựa vỏ ôtô Phần tử đàn hồi lị xo đặt đầu tì vào chắn vỏ giảm chấn cịn đầu tì vào gối tựa vỏ ơtơ Vì địn treo gồm nén nên bố trí thêm giằng ổn định Ngoài bánh xe dẫn hướng nên trụ đứng vỏ giảm chấn quay quanh trục xe quay vịng 10 Cấu tạo thước lái biểu diễn hình Hình 2.8 Cấu tạo gồm trục vít ăn khớp với Khi người lái xoay vô lăng làm trục vít quay theo, trục vít ăn khớp với nên làm cho di chuyển sang trái phải Để kết hợp thước lái với moay-ơ bánh xe, người ta bố trí thêm khớp cầu hay gọi rotuyn, thước lái gồm cặp rotuyn lái rotuyn lái Các rotuyn tạo thành hệ dẫn động lái có hình thang, hay cịn gọi hình thang lái d Trợ lực lái Có bạn thắc mắc rằng, tạo xe máy không cần trợ lực lái mà việc điều đánh lái nhẹ nhàng ô tô lại cần trợ lực lái? Bởi tổng khối lượng ô tô lớn, trạng thái đứng yên, lực cản tác dụng lên cấu lái lớn làm cho người lái xoay vô lăng cần hệ thống trợ lực lái kèm để hỗ trợ người lái Các loại trợ lực lái thường bố trí tơ như: trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện trợ lực lái thủy lực – điện tử - Trợ lực lái thủy lực Đây loại trợ lực lái trang bị ô tô Cấu tạo hệ thống trợ lực lái đơn giản: gồm hai đường ống dầu vào khoang chia sẵn 18 bên thước lái, van điều hướng bơm dầu trợ lực dẫn động động để bơm dầu vào thước lái Hình 2.9 Dấu hiệu để nhận biết tô trang bị hệ thống lái trợ lực thủy lực đơn giản, bạn cần mở nắp capo lên, nhìn xung quanh khoang động cơ, phát thấy nắp có ghi dịng chữ “Power Steering Fluid” loại trợ lực trang bị xe bạn trợ lực lái thủy lực Hầu hết dịng xe du lịch phổ thơng như: Vios, Altis, Camry, FORD Focus, FORD Fiesta, KIA Morning, KIA Cerato, HYUNDAI I10, elantra, Mazda3… trang bị kiểu trợ lực lái - Trợ lực lái điện Đây loại trợ lực lái sử dụng điện để khắc phục nhược điểm trợ lực thủy lực Khi xe chạy với vận tốc cao, việc đánh lái trở nên nhẹ nhàng nên người lái dễ bị cảm giác lái, người lái đánh lái góc nhỏ xe quay vòng lớn, hệ thống lái trợ lực thủy lực điều chỉnh để giảm trợ lực lái, hệ thống trợ lực lái điện đời để khắc phục tình trạng Cấu tạo hệ thống trợ lực lái điện đơn giản, gồm mơ tơ điện, trục vít gắn cố định trục mơ tơ, trục vít ăn khớp với bánh vít gắn cố định trục lái, mô tơ điều khiển điều khiển thơng qua tín hiệu cảm biến Phương pháp trợ lực lái thường bố trí dịng xe Mercedes-Benz, Audi, BMW, Lexus…, dòng xe hạng C Toyota, Honda, Kia, Mazda, Ford… 19 Hình 2.10 - Trợ lực lái thủy lực – điện tử Trợ lực lái thủy lực – điện tử gọi xác trợ lực lái thủy lực điều khiển điện tử Đúng tên gọi nó, hệ thống trợ lực tương tự hệ thống trợ lực thủy lực, điểm khác biệt van điều hướng dầu thủy lực điều khiển điều khiển thông qua cảm biến thay đóng mở cách khí tác động vơ lăng hệ thống trợ lực thủy lực thông thường Đây phương pháp trợ lực lái phổ biến nay, trang bị nhiều dịng Nissan, Infinity, Toyota, Lexus, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Honda, Ford, Mitsubishi… Hình 2.11 20 2.1.3 Bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios - Vành lái (vô lăng): vành lái với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vịng người lái từ vành lái đến trục cấu lái - Cơ cấu lái: cấu lái sử dụng xe Toyota Vios cấu lái bánh trụ Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay trục lái thành chuyển động góc đòn quay đứng khuyếch đại lực điều khiển vành tay lái - Dẫn động lái: dẫn động lái bao gồm trục lái, ngang, trục rô tuyn, cam quay Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc địn quay đứng thành chuyển động góc trục bánh xe dẫn hướng Hình 2.12 Sơ đồ bố trí hệ thống lái Toyota Vios (1: vô lăng, 2: trục lái, 3:thanh lái, 4: xi lanh trợ lực, 5: cảm biến tốc độ, 6: bơm trợ lực, 7: bình chứa dầu, 8: van điều khiển, 9: nối, 10: làm mát dầu trợ lực, 11: rô tuyn) 2.2 Đặc điểm kế cấu hệ thống lái xe Toyota Vios 2.2.1 Cơ cấu lái Cơ cấu lái sử dụng xe Toyota Vios loại bánh trụ - răng: 21 Hình 2.13: Cơ cấu lái trụ - (1: bạc lệnh tâm, 2: ổ bi đỡ, 3: trục răng, 4: vít điều chỉnh, 5: dẫn hướng răng, 6: lò xo nén, 7: răng, 8:vỏ răng, 9: kẹp, 10: bạc lót, 11: cao su chắn bụi, 12: đầu răng, 14: nối) - Cơ cấu lái bánh trụ - sử dụng chủ yếu xe công suất bé Vỏ cấu lái làm gang, vỏ có phận làm việc cấu lái, gồm trục phía trục lái ăn khớp với răng, vỏ cấu lái bánh trụ - kết hợp làm chức lái ngang hình thang lái Trục chế tạo thép, trục quay trơn nhờ hai ổ bi đặt vỏ cấu lái Điều chỉnh ổ dùng ecu lớn ép chặt ổ bi, vỏ ecu có phớt che bụi Để đảm bảo trục quay nhẹ nhàng có cấu tạo nghiêng, phần cắt phía trái, phần cịn lại có tiết diện trịn Khi vơ lăng quay,trục quay làm chuyển động tịnh tiến sang phải trái hai bạc trượt Sự di chuyển truyền xuống cam quay qua đầu lái Cơ cấu lái đặt vỏ xe, để tạo góc ăn khớp lớn cho truyền nghiêng trục đặt nghiêng ngược chiều nghiêng răng, nhờ ăn khớp truyền lớn, làm việc êm - Khi quay vành tay lái thông qua trục lái trục răng(3) làm dịch chuyển răng(7) qua trái phải Hai đầu nối với bánh xe dẫn hướng qua cá khớp cầu nối làm quay bánh xe dẫn hướng tương ứng 22 với góc đánh vành tay lái.Dẫn hướng răng(5)giúp giữ không bị quay vỏ cấu lái Bạc lệnh tâm(1) để điều chỉnh ăn khớp trục vít răng, cịn vít điều chỉnh(4) để điều chỉnh khoảng hở mặt bên - Cơ cấu lái loại trụ - có ưu điểm sau: + Kết cấu đơn giản gọn nhẹ cấu lái nhỏ thân có tác dụng dẫn động lái nên khơng cần ngang cấu lái khác + Ăn khớp trực tiếp nên độ nhạy cao + Ma sát trượt lăn nhỏ kết hợp với truyền mômen tốt nên lực điều khiển vành lái nhẹ + Cơ cấu lái bao kín hồn tồn nên phải bảo dưỡng 2.2.2 Dẫn động lái Dẫn động lái xe Toyota Vios gồm trục lái dẫn động - Trục lái bao gồm trục lái truyền chuyển động quay vơ lăng tới cấu lái ống đỡ trục lái để cố định trục lái vào thân xe Đầu phía trục lái làm thon xẻ hình cưa, vơ lăng xiết vào trục lái vành đai ốc Trục lái xe dạng ống lồng liên kết với cấu lái nhờ khớp đăng 23 Hình 2.14 Trục lái (1: trục lái chính, 2: giá đỡ, 3: giá đỡ thấp, 4: ống trục lái, 5: trục lái ( phía dưới) - Trên xe trang bị hệ thống lái có khả thay đổi góc nghiêng tay lái 2.2.3 Trợ lực lái Hệ thống trợ lực lái xe Toyota Vios hệ thống trợ lực thủy lực Trong van phân phối, xy lanh lực đặt chung cấu lái Thanh cấu lái đồng thời xy lanh lực hệ thống trợ lực Ưu điểm kiểu bố trí kích thước nhỏ gọn có độ nhảy cao Nhược điểm kiểu bố trí kết cấu phức tạp, chi tiết dẫn động lái chịu tải trọng lớn 24 Hình 2.15 trợ lực lái thủy lực Hình 2.16 cấu tạo van điều khiển kiểu van xoay trợ lực lái toyota vios 25 2.2.4 Tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Vios Muốn giữ nguyên góc quay xe người lái ngừng đánh tay lái giữ nguyên lực tác dụng dặt lên vành tay lái Tại thời điểm van phân phối vị tri mở để cung cấp dầu cao áp cho khoang xi lanh lực Do có tác dụng dầu có áp suất cao khoang cơng tác tiếp tục đẩy xi lanh lực chuyển động, làm cho chuyển động, đồng thời lúc trục đứng im người lái ngừng đánh tay lái Như dịch chuyển làm trục van phân phối chuyển động van phân phối vị trí trung gian, nối thông khoang công tác xi lanh lực đường hồi dầu bình chứa dầu dừng lại Lúc dầu hai khoang công tác xi lanh lực có áp suất nhau, xi lanh lực dừng vị trí này, vị trí tương ứng với góc quay vịng tay lái Sau quay vòng muốn cho xe trở trạng thái chuyển động thẳng nhanh chóng người lái đánh nhẹ vành tay lái ngược với góc quay ban đầu, lúc tác dụng áp suất dầu buồng phản lực đưa giữ van phân phối vị trí trung gian, đảm bảo cho dầu khoang xi lanh lực thơng bình chứa Đồng thời tác dụng mômen ổn định bánh xe dẫn hướng làm cho xe nhanh chóng trở trạng thái chuyển động thẳng 2.2.5 Các hư hỏng hệ thống lái Hệ thống lái bảy hệ thống quan trọng ô tô, việc kiểm tra bảo trì bảo dưỡng thường xuyên giúp cho hệ thống lái hoạt động hiệu an tồn sử dụng Sau liệt kê vài hư hỏng thường gặp hệ thống lái: + Xì dầu thước lái: tình trạng thường xuyên xảy với thước lái, bạc phớt làm kín dầu dùng lâu ngày bị mịn nê dầu bên thước lái xì gây bám gầm xe + Hư hỏng rotuyn lái ngồi rotuyn lái + Hư hỏng, rị rỉ dầu đường ống dẫn dầu gây thiếu hụt dầu trợ lực + Hư hỏng bơm dầu trợ lực, bơm có tiếng kêu lớn + Xỉa lái cân chỉnh lái bị sai 26 + Và hư hỏng thường gặp khác… Phần 2: phân tích lực xe chuyển động 1.Các lực tác dụng lên ôtô chuyển động tổng quát: Chúng ta xét chuyển động ôtô dạng tổng quát tức ôtô chuyển động đườngdốc khơng ổn định (có gia tốc) có lực cản móc kéo Hình 4.1: Sơ đồ lực mômen tác dụng lên ôtô chuyển động lên dốc Trên hình 4.1 trình bày sơ đồ lực mômen tác dụng lên ôtô đang chuyển động tăng tốc dốc Ý nghĩa ký hiệu hình vẽ sau: G – Trọng lượng tồn ôtô Fk – Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động Ff1 – Lực cản lăn bánh xe bị động Ff2 – Lực cản lăn bánh xe chủ động Fω – Lực cản khơngkhí Fi – Lực cản lên dốc Fj – Lực cản quán tính xe chuyển động khơng ổn định (có gia tốc) Fm – Lực cản móc kéo Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước, cầu sau Mf1– Mômen cản lăn bánh xe bị động Mf2 – Mômen cản lăn bánh xe chủ động  – Góc dốc mặt đường 27 Sau ta khảo sát giá trị lực mômen vừa nêu trên: * Lực kéo tiếp tuyến Fk: Fk phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động theo chiều với chiềuchuyển động ôtô Điểm đặt Fk tâm vết tiếp xúc bánh xe với mặt đường: F  Mk rb  Me i t η rb (4.1) * Lực cản lăn Ff : Khi bánh xe chuyển động mặt đường có lực cản lăn tác dụng song song với mặtđường ngược với chiều chuyển động vùng tiếp xúc bánh xe với mặt đường Trên hình 4.1 biểu thị lực cản lăn tác dụng lên bánh xe trước Ff1 lên bánhxe sau Ff2 Lực cản lăn phát sinh có biến dạng lốp với đường, tạo thành vết bánhxe đường ma sát bề mặt tiếp xúc lốp với đường Để đơn giản người ta coi lực cản lăn ngoại lực tác dụng lên bánh xe chuyểnđộng xác định theo công thức: Ff = Ff1  Ff2 (4.2) Với Ff lực cản lăn ôtô Lực cản lăn bánh xe trước sau là: Ff1 = Z1f1; Ff2 = Z2f2 (4.3) Với f1, f2 hệ số cản lăn bánh xe trước sau Ở coi hệ số cản lăn bánh xe trước sau f1 = f2 = f Lúcđó ta có: Ff =(Z1  Z2)f = fGcos (4.4) Khi xe chuyển động mặt đường có độ dốc nhỏ góc nhỏ nên coi cos  mặt đường nằm ngang ta có: Ff  fGcos  fG (4.5) Lực cản lăn lực cản khác quy ước dương tác dụng ngược chiều chuyển động xe Ngồi hệ số cản lăn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Vấn đề trình bày kỹ chương * Mơmen cản lăn Mf: Mơmen cản lăn ơtơ tính: Mf = Mf1  Mf2 = Z1frđ  Z2frđ = Gfrđ cos (4.6) Ở đây: Mf1, Mf2 – Mơmen cản lăn bánh xe cầu trước cầu sau.rđ – Bán kính động lực học bánh xe Nếu xe chuyển động đường ngang thì:52 28 Mf = Ffrđ = Gfrđ (4.7) * Lực cản lên dốc Fi: Khi xe chuyển động lên dốc trọng lượng G phân tích hai thành phần: lực Gcos vng góc với mặt đường lực Gsin song song với mặt đường Thành phần Gcos tác dụng lên mặt đường gây nên phản lực pháp tuyến đường tác dụng lên bánh xe Z1 Z2 Thành phần thứ hai lên dốc gọi lực cản lên dốc Fi: Gsin cản lại chuyển động xe Fi = Gsin  (4.8) Mức độ dốc mặt đường thể qua góc dốc  qua độ dốc i: i = tg Nếu  < 5o coi: i = tg  = sin  ta có: Fi = Gsin  = Gi (4.9) Khi xe xuống dốc, lực Fi chiều chuyển động xe Fi trở thành lực đẩy (lực chủ động) Bởi vậy, xe lên dốc Fi trở thành lực cản có dấu  , cịn xuống dốc Fi trở thành lực đẩy có dấu (-) cơng thức (4.10) Ngồi ra, người ta cịn dùng khái niệm lực cản tổng cộng đường F cản lăn lực cản lên dốc: tổng lực F  Ff  Fi  Gfcosα  sinα  Gf  i (4.10) Đại lượng f  i gọi hệ số cản tổng cộng đường ký hiệu  : =fi (4.11) Bởi vậy: F  G(fcosα  sinα)  ψG (4.12) * Lực cản khơng khí Fω : Khi ơtơ chuyển động, lực cản khơng khí xuất lực khí động học Trong chiếm phần lớn lực cản hình dạng xe (khoảng 80 ÷ 90%), sau thành phần gây ảnh hưởng xốy lốc (10 ÷ 15%), cuối thành phần tạo ma sát bề mặt xe không khí (4 ÷ 10%) Lực cản khơng khí tỉ lệ với áp suất động học qd, diện tích cản gió S hệ số cản khơng khí Cx theo biểu thức sau: F C q S 1ρC Sv2  0,625C Sv2 (4.13) Ở đây:  - Khối lượng riêng khơng khí (kg/m3 ), nhiệt độ 25o C áp suất 0,1013 MPa 29  =1,25kg/m3 vo – Vận tốc tương đối xe khơng khí (m/s): vo  v vg v – Vận tốc ôtô (m/s) vg – Vận tốc gió (m/s) Dấu (+) ứng với vận tốc xe gió ngược chiều Dấu (-) ứng với vận tốc xe gió chiều Khi tính tốn, người ta cịn đưa vào khái niệm nhân tố cản khơng khí W có đơn vị Ns2 /m2 W = 0,625CxS (4.15) Từ ta có: F  Wv2 (4.16) ω o Lực cản khơng khí có điểm đặt tâm lực khí động học Một số giá trị hệ số Cx diện tích cản gió S số xe cho bảng đây: * Lực cản qn tính Fj: Khi ơtơ chuyển động khơng ổn định, lực qn tính khối lượng chuyển động quay chuyển động tịnh tiến xuất Lực quán tính trở thành lực cản xe chuyển động nhanh dần trở thành lực đẩy xe chuyển động chậm dần Điểm đặt lực quán tính trọng tâm xe Lực quán tính ký hiệu Fj gồm hai thành phần sau: - Lực quán tính gia tốc khối lượng chuyển động tịnh tiến ôtô, ký hiệu F’ Lực quán tính gia tốc khối lượng chuyển động quay ôtô, ký hiệu F ’’ Bởi Fj tính: Fj = F’  F ’’ 30 31 32