GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA VIOS
Giới thiệu chung về xe Toyota Vios
Toyota Vios là một cái tên quen thuộc trong thị trường ô tô Việt Nam, được biết đến với danh hiệu "xe hơi quốc dân".
“ông vua doanh số” đủ để thấy sức cạnh tranh của dòng Sedan phân khúc B nhà
Toyota Vios, ra mắt cách đây gần 20 năm, vẫn luôn giữ vị trí hot trên thị trường nhờ vào sự phát triển không ngừng và nâng cấp hiện đại, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng Trải qua 5 phiên bản, Vios hiện nay không chỉ sở hữu vẻ ngoài thể thao mà còn được trang bị các hệ thống an toàn tiên tiến như EBD và ESP, giúp chiếc xe trở nên tiện lợi và an toàn hơn, rũ bỏ hình ảnh nghèo nàn về trang bị trước đây.
Xe Vios mới có kích thước lớn hơn so với phiên bản cũ, mang đến không gian rộng rãi hơn cho người sử dụng Các tính năng an toàn và tiện nghi cũng được cải tiến đáng kể, nâng cao trải nghiệm lái xe Về ngoại thất, điểm nhấn nổi bật là lưới tản nhiệt hình chữ V, cụm đèn hậu được thiết kế nhô ra ngoài, đèn xi-nhan tích hợp trên gương có khả năng gập lại khi không sử dụng, cùng với vành hợp kim có thiết kế mới, tạo nên vẻ ngoài hiện đại và thu hút.
Hình 1.1 Hình dáng ngoài xe Toyota Vios thế hệ 2021
Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios
1.2.1 Động cơ 1NZ – FE (DOHC 16 xu áp với VVT-i). Động cơ sử dụng trên xe Toyota Vios là động cơ xăng 4 kì, với 4 xy lanh đặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1-3-2-4 Động cơ sử dụng trục cam kép, dẫn động bằng đai với công nghệ điều khiển đóng mở xu páp thông minh (VVT- i), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.
- Công suấ tối đa: 107HP / 6000rpm
- Mô men xoắn tối đa: 144Nm / 4200rpm
Xe Toyota Vios được trang bị hệ thống phun xăng điện tử đa điểm (MPI), cho phép sử dụng các loại xăng với chỉ số octan RON 95, 92 và 87, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho động cơ.
83 Dung tích bình xăng là 42 lít.
Ly hợp là một loại thiết bị truyền động cơ khí, thường được thiết kế dưới dạng đĩa ma sát khô và có lò xo ép hình đĩa Loại ly hợp này sử dụng lò xo dạng đĩa hình côn, cho phép việc đóng mở ly hợp mà không cần đòn mở riêng Lò xo được tì trực tiếp vào đĩa ép, trong khi phần giữa của lò xo liên kết với vỏ Đỉnh của lò xo sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở ép lên nó, tạo ra sự kết nối hiệu quả giữa các bộ phận.
- Hộp số: + Đối với phiên bản 1.5G là tự động 4 cấp
+ Đối với phiên bản 1.5E là hộp số thường 5 cấp
Xe du lịch với động cơ và hộp số ngang, cùng cầu trước chủ động, có hệ thống truyền lực chính và vi sai tích hợp trong hộp số Hệ thống này sử dụng truyền lực chính một cấp với bánh răng trụ răng nghiêng, mang lại hiệu suất vận hành tối ưu cho xe.
Hệ thống phanh của xe gồm hai loại
Phanh chân được trang bị hệ thống dẫn động phanh thủy lực và trợ lực chân không, với hai dòng phanh chéo nhau Hệ thống này sử dụng cơ cấu phanh đĩa cho cả bánh trước và bánh sau Bộ trợ lực phanh và xi lanh chính được kết hợp thành một khối thống nhất Khi người lái tác động lên bàn đạp phanh, ty đẩy sẽ tác động vào pittong trong xi lanh chính, đồng thời liên kết với van phân phối của bộ cường hóa Do đó, lực tác dụng lên pittong xi lanh chính bao gồm cả lực từ người lái và lực từ bộ trợ lực phanh, tạo ra hiệu quả phanh tối ưu.
Xe Toyota Vios được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS và cơ chế phân bố lực phanh điện tử EBD, đảm bảo bánh xe không bị bó cứng và giữ ổn định khi phanh gấp trên đường trơn.
Hệ thống lái trên xe sử dụng cơ chế lái cơ khí kết hợp với tay lái trợ lực thủy lực, mang lại cảm giác nhẹ nhàng khi điều khiển ở tốc độ thấp và trở lại mức độ bình thường khi di chuyển ở tốc độ cao.
Hệ thống lái bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái và trợ lực lái:
+ Cơ cấu lái là loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng luôn làm chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái
+ Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối.
+ Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực Bán kính quay vòng: Bán kính quay tối thiểu 4,9m
- Động cơ khỏi động: Kiểu SD 80, công suất 0,8 KW
- Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)
Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu trên xe bao gồm các loại đèn quan trọng như đèn pha, đèn si nhan, đèn phanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu, đèn nạp ắc quy và đèn báo mức xăng thấp Những đèn này không chỉ giúp tăng cường an toàn khi lái xe mà còn cung cấp thông tin cần thiết cho người lái về tình trạng của xe.
- Hệ thống gió, sưởi ấm, điều hòa nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính.
- Hệ thống âm thanh gồm dàn loa, radio.
Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau:
Hệ thống treo trước kiểu nến (McPherson) là một hệ thống độc lập, với kích thước đòn treo trên gần như bằng 0 Đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lề với dầm ô tô, trong khi đầu ngoài liên kết với trục khớp nối dẫn hướng, với điểm liên kết nằm trên đường tâm của trụ xoay đứng Đầu trên của giảm chấn ống thủy lực được kết nối với gối tựa trên vỏ ô tô, và phần tử đàn hồi là lò xo được đặt giữa tấm chắn trên vỏ giảm chấn và gối tựa trên vỏ ô tô Để tăng cường độ ổn định, một thanh giằng được bổ sung cho đòn treo dưới, và do đây là bánh xe dẫn hướng, trụ đứng là vỏ giảm chấn có khả năng quay quanh trục khi xe thực hiện các vòng quay.
Hệ thống treo sau là loại treo phụ thuộc, sử dụng lò xo trụ có khả năng chịu lực theo phương thẳng đứng Để đảm bảo hiệu suất hoạt động, cần bố trí thêm các phần tử hướng bên cạnh lò xo trụ.
- Lốp xe gồm bốn lốp chính và một lốp dự phòng, kích thước lốp xe 185/60R15.
- Các bộ phận chính đều được lắp đặt trên vỏ xe nên đặc điểm chịu lực của xe là vỏ chịu lực.
STT Tên thông số Đơn vị Giá trị Ghi
1 Động cơ mm 1.5 lít ( 1NZ-FE )
2 Hộp số mm 4 số tự động 5 số tay
3 Kích thước tổng thể ( dài x rộng x cao) mm 4300 x 1700 x 1460
5 Chiều dài cơ sở mm 2550
7 Khoảng sáng gầm xe mm 150
8 Trọng lượng không tải kg 1055-1110 1030-1085
9 Trọng lượng toàn tải kg 1520 1495
10 Hệ thống phanh trước Đĩa thông gió sau Đĩa
11 Vỏ và mâm xe 185/60R15 mâm đúc
12 Bán kính quay vòng tối thiểu m 4,9
13 Dung tích bình nhiên liệu lít 42
14 Dung tích khoang chứa hành lí lít 475 448
15 Kiểu động cơ 4 xy lanh thẳng hàng, 16 xu páp, DOHC-VVT-i
16 Dung tích công tác cc 1497
17 Công suất tối đa HP/rpm 107/6000
ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA VIOS
Giới thiệu chung về hệ thống lái ôtô
18 Mômen xoắn tối đa NM/rpm 144/4200
Dù bạn sở hữu một chiếc ô tô với động cơ mạnh mẽ và hộp số hiệu suất cao, nhưng nếu bạn không thể điều khiển bánh xe để xe di chuyển theo hướng mong muốn, thì những tính năng đó trở nên vô nghĩa Khả năng điều khiển xe là yếu tố quyết định để tận dụng tối đa công suất động cơ và hiệu suất hộp số.
Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản và quan trọng nhất trên ô tô, có chức năng thay đổi hướng di chuyển hoặc giữ cho xe đi theo quỹ đạo xác định như quay trái, quay phải hoặc đi thẳng Đây là một hệ thống phức tạp, bao gồm nhiều cụm cơ cấu và bộ phận với chức năng riêng biệt, hỗ trợ lẫn nhau để đảm bảo sự ổn định và an toàn khi lái xe.
2.1.1 Công dụng, phân loại hệ thống lái trên xe ô tô.
2.1.1.1 Công dụng của hệ thống lái ô tô
Hệ thống lái của ôtô đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hướng di chuyển của xe bằng cách quay các bánh xe dẫn hướng Nó không chỉ giúp thay đổi hướng di chuyển mà còn duy trì phương chuyển động thẳng hoặc chuyển động quay vòng khi cần thiết.
Hình Hệ thống lái ôtô hiện nay
Có nhiều cách phân loại hệ thống lái trên xe ô tô: a Theo cách bố trí vành tay lái :
- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái( hình 2.2)
Hệ thống lái với vành tay lái bên phải được thiết kế cho các loại ô tô tại những quốc gia có luật giao thông đi bên trái, như Anh, Nhật Bản và Thụy Điển.
Hình 2.3 b.Theo số lượng cầu dẫn hướng:
- Hệ thống lái cầu trước:
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước là trang bị phổ biến trên nhiều dòng xe ô tô du lịch hiện nay, bao gồm các mẫu như TOYOTA Vios, TOYOTA Camry, KIA Morning, KIA Cerato, HYUNDAI I10 và HYUNDAI Elantra Ngoài ra, hệ thống này cũng được sử dụng trên các xe thương mại như FORD Transit và HYUNDAI County.
- Hệ thống lái cầu sau:
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu sau ít được sử dụng trên ô tô do cấu trúc phức tạp, yêu cầu thêm các trục và đòn dẫn từ phía trước đến phía sau Hệ thống này cần trợ lực lái nhiều hơn khi xe tăng tốc, vì lực quán tính làm tải trọng tập trung về phía cầu sau, dẫn đến tăng mức tiêu hao nhiên liệu Thông thường, hệ thống này được trang bị trên máy nâng chuyển và xe chuyên dùng.
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cả cầu trước và cầu sau giúp giảm bán kính quay vòng của ô tô, tạo điều kiện cho xe dễ dàng quay vòng ở vận tốc thấp Đồng thời, hệ thống này còn giảm mòn cho các bánh không được dẫn hướng và tăng cường sự ổn định của xe khi di chuyển với tốc độ cao.
Hệ thống lái hiện đại được trang bị trên các dòng xe cao cấp như Porsche Panamera, Cayenne 2018, 911 GT3, cùng với các thương hiệu khác như Audi, Mercedes-Benz, BMW, và Lexus, sử dụng công nghệ điều khiển điện tử Khi xe di chuyển với tốc độ trên 80 km/h, bánh xe phía sau sẽ tự động xoay cùng chiều với bánh trước, giúp tăng cường tính ổn định và giảm hiện tượng quay vòng thiếu Ngược lại, khi tốc độ xe dưới 50 km/h, bánh sau sẽ quay ngược chiều với bánh trước, tạo điều kiện cho việc vào cua dễ dàng hơn và giảm cảm giác giằng vô lăng cho người lái.
Hình 2.6 c.Theo kết cấu của cơ cấu lái
Trục vít – thanh răng, hay còn gọi là thước lái, là một cơ cấu lái phổ biến trên nhiều dòng xe du lịch hiện nay như TOYOTA Vios, Altis, Camry, Fortuner, Mazda 3, Mazda 6, HONDA City, HONDA Civic, KIA Cerato và KIA Morning Thước lái được ưa chuộng nhờ vào thiết kế đơn giản, dễ sửa chữa khi gặp sự cố, cùng với khả năng tích hợp các hệ thống trợ lực lái một cách thuận tiện.
Cấu tạo của thước lái được biểu diễn như hình dưới đây.
Hệ thống lái ô tô bao gồm một trục vít kết hợp với thanh răng, cho phép di chuyển sang trái hoặc phải khi người lái xoay vô lăng Để liên kết thước lái với moay-ơ bánh xe, các khớp cầu hay rotuyn được bố trí, trong đó mỗi thước lái có một cặp rotuyn lái trong và ngoài Sự kết hợp giữa các rotuyn và thanh răng tạo nên hệ dẫn động lái hình thang, thường được gọi là hình thang lái.
Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao xe máy không cần trợ lực lái nhưng vẫn dễ dàng điều khiển, trong khi ô tô lại cần? Nguyên nhân là do trọng lượng lớn của ô tô, khi đứng yên, lực cản tác động lên hệ thống lái rất lớn, khiến người lái khó xoay vô lăng Do đó, ô tô cần hệ thống trợ lực lái để hỗ trợ, bao gồm các loại như trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện và trợ lực lái thủy lực – điện tử.
Trợ lực lái thủy lực là hệ thống trợ lực lái đầu tiên được trang bị trên ô tô, với cấu tạo đơn giản gồm hai đường ống dầu dẫn vào hai khoang trong thước lái, các van điều hướng và một bơm dầu trợ lực được điều khiển bởi động cơ Hệ thống này giúp tăng cường khả năng điều khiển xe, mang lại sự thoải mái và an toàn cho người lái.
Để nhận biết xe ô tô có hệ thống lái trợ lực bằng thủy lực, bạn chỉ cần mở nắp capo và kiểm tra khoang động cơ Nếu thấy nắp có ghi "Power Steering Fluid", thì xe của bạn sử dụng trợ lực lái thủy lực Nhiều mẫu xe phổ thông hiện nay như Vios, Altis, Camry, FORD Focus, FORD Fiesta, KIA Morning, KIA Cerato, HYUNDAI I10, Elantra, và Mazda3 đều được trang bị hệ thống này.
Trợ lực lái điện là giải pháp tối ưu khắc phục nhược điểm của trợ lực lái thủy lực, đặc biệt khi xe di chuyển với tốc độ cao Hệ thống này giúp người lái duy trì cảm giác lái tốt hơn, tránh tình trạng đánh lái nhẹ nhưng xe quay vòng quá lớn Với khả năng điều chỉnh linh hoạt, trợ lực lái điện mang lại trải nghiệm lái an toàn và chính xác hơn cho người sử dụng.
Hệ thống trợ lực lái điện có cấu tạo đơn giản, bao gồm một mô tơ điện, trục vít gắn cố định trên trục mô tơ, và bánh vít gắn trên trục lái Mô tơ được điều khiển thông qua tín hiệu từ các cảm biến Phương pháp này thường được áp dụng trên các dòng xe cao cấp như Mercedes-Benz, Audi, BMW, Lexus, và các xe hạng C của Toyota, Honda, Kia, Mazda, Ford.
- Trợ lực lái thủy lực – điện tử
Trợ lực lái thủy lực – điện tử, hay còn gọi là trợ lực lái thủy lực điều khiển điện tử, là hệ thống trợ lực lái tiên tiến được điều khiển thông qua cảm biến và bộ điều khiển, thay vì sử dụng cơ khí như trong hệ thống truyền thống Phương pháp này đang ngày càng phổ biến và được trang bị trên nhiều dòng xe của các thương hiệu nổi tiếng như Nissan, Infinity, Toyota, Lexus, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Honda và Ford.
2.1.3 Bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios
Vành lái, hay còn gọi là vô lăng, là một bộ phận quan trọng trong hệ thống lái của xe Nó cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng từ tay người lái đến trục răng của cơ cấu lái, giúp điều khiển hướng di chuyển của phương tiện.
Cơ cấu lái trên xe Toyota Vios được thiết kế với hệ thống bánh răng trụ và thanh răng, có chức năng chuyển đổi chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng Hệ thống này cũng giúp khuyếch đại lực điều khiển trên vành tay lái, mang lại trải nghiệm lái xe mượt mà và chính xác.
- Dẫn động lái: dẫn động lái bao gồm trục lái, thanh ngang, trục rô tuyn, cam quay.
Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của đòn quay đứng thành chuyển động góc của trục bánh xe dẫn hướng.
Đặc điểm kế cấu hệ thống lái xe Toyota Vios
Cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Vios là loại bánh răng trụ - thanh răng:
Cơ cấu lái răng trụ - thanh răng bao gồm các thành phần chính như bạc lệnh tâm, ổ bi đỡ, trục răng, vít điều chỉnh, dẫn hướng thanh răng, lò xo nén, thanh răng, vỏ thanh răng, kẹp, bạc lót và cao su chắn bụi Các bộ phận này phối hợp chặt chẽ để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống lái, góp phần quan trọng trong việc điều khiển phương tiện.
12: đầu thanh răng, 14: thanh nối)
- Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe công suất bé.
Cơ cấu lái được chế tạo từ vỏ gang, bên trong chứa bộ phận làm việc gồm trục răng và thanh răng Trục răng, làm bằng thép, quay trơn nhờ hai ổ bi, và được điều chỉnh bởi một ECU lớn để ép chặt các ổ bi, có phớt che bụi bên ngoài Thanh răng có cấu tạo nghiêng, với phần cắt răng bên trái và phần còn lại có tiết diện tròn, giúp trục răng quay nhẹ nhàng khi vô lăng được điều khiển Sự chuyển động của thanh răng được truyền xuống thanh cam qua các đầu thanh răng và thanh lái, tạo ra góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng, đảm bảo hoạt động êm ái của cơ cấu lái.
Khi quay vô lăng qua trục lái, trục răng sẽ di chuyển thanh răng sang trái hoặc phải, làm cho bánh xe dẫn hướng quay theo góc đánh Hai đầu thanh răng được kết nối với bánh xe dẫn hướng thông qua khớp cầu và thanh nối Dẫn hướng thanh răng giữ cho thanh răng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái Bạc lệnh tâm điều chỉnh ăn khớp giữa trục vít và thanh răng, trong khi vít điều chỉnh giúp kiểm soát khoảng hở mặt bên.
- Cơ cấu lái loại răng trụ - thanh răng có ưu điểm như sau:
Cấu trúc đơn giản và gọn nhẹ của hệ thống lái được thiết kế nhờ vào cơ cấu lái nhỏ gọn, trong đó thanh răng không chỉ thực hiện chức năng lái mà còn đóng vai trò như thanh dẫn động, do đó không cần sử dụng thanh ngang như ở các hệ thống lái khác.
+ Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao
+ Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển trên vành lái nhẹ
+ Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải bảo dưỡng
Dẫn động lái của xe Toyota Vios gồm trục lái chính và các thanh dẫn động
Trục lái là một thành phần quan trọng trong hệ thống lái của xe, bao gồm trục lái chính và ống đỡ, giúp truyền động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái Đầu trên của trục lái chính được thiết kế thon và có hình răng cưa, với vô lăng được gắn chặt bằng vành đai ốc Trục lái dạng ống lồng kết nối với cơ cấu lái thông qua khớp các đăng, đảm bảo tính ổn định và chính xác khi điều khiển xe.
Hình 2.14 Trục lái (1: trục lái chính, 2: giá đỡ, 3: giá đỡ thấp, 4: ống trục lái, 5: trục lái chính ( phía dưới)
- Trên xe còn được trang bị hệ thống lái có khả năng thay đổi góc nghiêng của tay lái.
Hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Vios sử dụng công nghệ trợ lực thủy lực, với van phân phối và xy lanh lực được tích hợp trong cơ cấu lái Thanh răng của cơ cấu lái cũng đóng vai trò là xy lanh lực trong hệ thống trợ lực, mang lại ưu điểm về
Nhược điểm của kiểu bố trí này là kết cấu phức tạp, các chi tiết của dẫn động lái chịu tải trọng lớn.
Hình 2.15 trợ lực lái thủy lực
Hình 2.16 cấu tạo van điều khiển kiểu van xoay trên trợ lực lái của toyota vios
2.2.4 Tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Vios
Để giữ nguyên góc quay của xe, người lái cần ngừng đánh tay lái và duy trì lực tác dụng lên vành tay lái Khi đó, van phân phối mở, cung cấp dầu cao áp cho khoang của xi lanh lực, khiến dầu tiếp tục đẩy xi lanh lực chuyển động Thanh răng sẽ di chuyển trong khi trục răng đứng yên do người lái không còn đánh tay lái Sự dịch chuyển của thanh răng sẽ kéo theo trục răng và van phân phối di chuyển đến vị trí trung gian, kết nối khoang công tác của xi lanh với đường hồi dầu, cho đến khi áp suất dầu ở hai khoang trở nên bằng nhau Khi đó, xi lanh lực sẽ dừng lại ở vị trí tương ứng với góc quay của tay lái.
Để nhanh chóng đưa xe trở về trạng thái chuyển động thẳng sau khi quay vòng, người lái cần nhẹ nhàng đánh ngược tay lái với góc quay ban đầu Áp suất dầu trong buồng phản lực sẽ giữ van phân phối ở vị trí trung gian, giúp dầu trong các khoang của xi lanh lực thông nhau và thoát về bình chứa Đồng thời, mômen ổn định từ bánh xe dẫn hướng sẽ hỗ trợ xe nhanh chóng trở lại trạng thái chuyển động thẳng.
2.2.5 Các hư hỏng hệ thống lái
Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản quan trọng nhất trên ô tô, vì vậy việc kiểm tra và bảo trì thường xuyên là cần thiết để đảm bảo hiệu quả và an toàn khi sử dụng Dưới đây là một số hư hỏng thường gặp trên hệ thống lái.
Xì dầu thước lái là hiện tượng phổ biến xảy ra khi các bạc và phớt làm kín dầu bên trong thước lái bị mòn theo thời gian Tình trạng này khiến dầu bên trong thước lái bị rò rỉ ra ngoài, dẫn đến việc bám dính dưới gầm xe.
+ Hư hỏng rotuyn lái ngoài và rotuyn lái trong
+ Hư hỏng, rò rỉ dầu trên các đường ống dẫn dầu gây thiếu hụt dầu trợ lực. + Hư hỏng bơm dầu trợ lực, bơm có tiếng kêu lớn.
+ Xỉa lái do cân chỉnh lái bị sai.
+ Và các hư hỏng thường gặp khác…
phân tích lực khi xe chuyển động
1.Các lực tác dụng lên ôtô khi chuyển động tổng quát:
Chúng ta xét chuyển động ôtô ở dạng tổng quát tức là khi ôtô chuyển động trên đườngdốc không ổn định (có gia tốc) và có lực cản ở móc kéo.
Hình 4.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc.
Hình 4.1 minh họa sơ đồ các lực và mô men tác động lên ô tô khi đang chuyển động và tăng tốc trên dốc Các ký hiệu trong hình vẽ thể hiện ý nghĩa cụ thể của từng lực và mô men ảnh hưởng đến hoạt động của ô tô.
G – Trọng lượng tồn bộ của ôtô.
Fk– Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động.
Ff1– Lực cản lăn ở các bánh xe bị động.
F f2 – Lực cản lăn ở các bánh xe chủ động.
F j – Lực cản quán tính khi xe chuyển động không ổn định (có gia tốc).
Z 1 , Z 2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ở cầu trước, cầu sau.M f1 – Mômen cản lăn ở các bánh xe bị động.
Mf2– Mômen cản lăn ở các bánh xe chủ động.
– Góc dốc của mặt đường
Sau đây ta sẽ khảo sát giá trị của các lực và mômen vừa nêu trên:
Lực phản lực từ mặt đường tác động lên bánh xe chủ động theo hướng chuyển động của ôtô, với điểm đặt của lực F k nằm tại tâm của vết tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường.
Khi bánh xe di chuyển trên đường, lực cản lăn sẽ xuất hiện tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường, hoạt động song song với mặt đường và ngược lại với chiều chuyển động.
Trên hình 4.1 biểu thị lực cản lăn tác dụng lên các bánh xe trước là F f1 và lên các bánhxe sau là F f2
Lực cản lăn xuất hiện do sự biến dạng của lốp khi tiếp xúc với mặt đường, tạo ra vết bánh xe và ma sát giữa lốp và đường Để đơn giản hóa, lực cản lăn được coi là ngoại lực tác động lên bánh xe khi chuyển động và được xác định bằng công thức cụ thể.
Với F f là lực cản lăn của ôtô.
Lực cản lăn ở các bánh xe trước và sau là:
Hệ số cản lăn ở bánh xe trước và sau được ký hiệu lần lượt là f1 và f2 Nếu giả định rằng hệ số cản lăn ở cả hai bánh xe là giống nhau, ta có f1 = f2 = f.
Khi xe chuyển động trên mặt đường có độ dốc nhỏ thì góckhá nhỏ nên có thể coi cos 1 hoặc khi mặt đường nằm ngang thì ta có:
Lực cản lăn và các loại lực cản khác được coi là dương khi chúng tác động ngược lại với hướng di chuyển của xe Ngoài ra, hệ số cản lăn còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau Vấn đề này sẽ được phân tích chi tiết trong chương tiếp theo.
Mômen cản lăn của ôtô được tính:
M f = M f1 M f2 = Z 1 fr đ Z 2 fr đ =Gfrủ cos(4.6) Ở đây:
M f1 , M f2 – Mômen cản lăn ở các bánh xe cầu trước và cầu sau.rđ– Bán kính động lực học của bánh xe.
Nếu xe chuyển động trên đường ngang thì:52
Khi xe di chuyển lên dốc, trọng lượng G được phân tích thành hai thành phần: Gcosα vuông góc với mặt đường và Gsinα song song với mặt đường Thành phần Gcosα tác động lên mặt đường, tạo ra các phản lực pháp tuyến Z1 và Z2 lên các bánh xe Thành phần Gsinα gây ra lực cản lên dốc, được gọi là lực cản lên dốc Fi.
Gsincản lại sự chuyển động của xe khi
Mức độ dốc của mặt đường được thể hiện qua góc dốchoặc qua độ dốc i: i = tg
Nếu < 5 o thì có thể coi: i = tg = sin và khi đó ta có:
Khi xe xuống dốc, lực F i sẽ cùng chiều chuyển động của xe và Fi trởthành lực đẩy
Khi xe di chuyển lên dốc, lực F i đóng vai trò là lực cản và sẽ có dấu (+), trong khi khi xe xuống dốc, lực F i trở thành lực đẩy và có dấu (-) trong công thức (4.10).
Ngồi ra, người ta còn dùng khái niệm lực cản tổng cộng của đường
F cản lăn và lực cản lên dốc: là tổng của lực
(4.10) Đại lượng fi được gọi là hệ số cản tổng cộng của đường và ký hiệu là:
Khi ô tô di chuyển, lực cản không khí xuất hiện chủ yếu do các lực khí động học Lực cản do hình dạng của xe chiếm khoảng 80 đến 90%, tiếp theo là lực cản do ảnh hưởng của xoáy lốc, chiếm từ 10 đến 15% Cuối cùng, lực cản do ma sát giữa bề mặt xe và không khí chỉ chiếm từ 4 đến 10%.
Lực cản không khí tỉ lệ với áp suất động học q d , diện tích cản gió S và hệ số cản của không khí C x theo biểu thức sau:
- Khối lượng riêng của không khí (kg/m 3 ), ở nhiệt độ 25 o C và áp suất 0,1013 MPa thì
=1,25kg/m 3 vo– Vận tốc tương đối giữa xe và không khí (m/s): v o v v g v – Vận tốc của ôtô (m/s). v g – Vận tốc gió (m/s).
Dấu (+) ứng với khi vận tốc của xe và của gió ngược chiều.
Dấu (-) ứng với khi vận tốc của xe và của gió cùng chiều.
Khi tính tốn, người ta còn đưa vào khái niệm nhân tố cản không khí W có đơn vị là
Lực cản không khí được xác định tại tâm của lực khí động học Dưới đây là bảng cung cấp một số giá trị của hệ số cản Cx và diện tích cản gió S của một số loại xe.
Khi ôtô chuyển động không ổn định, lực quán tính của các khối lượng chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến xuất hiện.
Lực quán tính, ký hiệu F j, sẽ đóng vai trò là lực cản khi xe tăng tốc và trở thành lực đẩy khi xe giảm tốc Điểm đặt của lực quán tính nằm tại trọng tâm của xe.
- Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động tịnh tiến của ôtô, ký hiệu là F’
Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động quay của ôtô, ký hiệu là F ’’ Bởi vậy F j được tính:
