Bài giảng Lý thuyết ô tô: Chương 2 - Trường CĐ Công nghệ

Bài giảng Lý thuyết ô tô: Chương 2 Cơ học chuyển động thẳng của ô tô, cung cấp cho người học những kiến thức như: Cơ học lăn của bánh xe; cơ học chuyển động thẳng của ô tô. Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ CHƯƠNG CƠ HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA ÔTÔ 2.1 CƠ HỌC LĂN CỦA BÁNH XE: 2.1.1 Động học lăn bánh xe không biến dạng: 2.1.1.1.Các khái niệm:  Vận tốc chuyển động lý thuyết vo : vo vận tốc xe chuyển động hoàn toàn trượt Ở đây: Sl 2r b N b vo   b r b t t Sl t rb Nb 𝜔𝑏 – Quãng đường lý thuyết mà bánh xe lăn – Thời gian bánh xe lăn – Bán kính tính toán bánh xe – Tổng số vòng quay bánh xe – Vận tốc góc bánh xe BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Vận tốc chuyển động thực tế v: • v vận tốc chuyển động xe có tính đến ảnh hưởng trượt bánh xe với mặt đường S t 2r l N b v    br l t t • Trong đó: St – quãng đường thực tế mà bánh xe lăn t – thời gian mà bánh xe lăn rl – bán kính lăn bánh xe  Vận tốc trượt : • Khi xe chuyển động có trượt bánh xe với mặt đường vận tốc thực tế xe vận tốc lý thuyết khác Sự chênh lệch hai loại vận tốc vừa nêu vận tốc trượt: v  v v  r  r  o b l b b : : BỘ MÔN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ Hệ số trượt độ trượt: ° Hệ số trượt độ trượt kéo: Sự trượt bánh xe thể thông qua hệ số trượt :  v vo v rl k     1 vo vo rb Mức độ trượt bánh xe đánh giá thông qua độ trượt  k  k  k 100% ° Hệ số trượt độ trượt phanh: Trong trường hợp phanh ta có hệ số trượt độ trượt sau: v  v o v v o rb p     1  1 v v v rl  p  p 100% BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ 2.1.1.2 Các quan hệ động học bánh xe lăn:  Khi bánh xe lăn xảy tượng trượt (trượt quay kéo trượt lết phanh), điều làm ảnh hưởng đến vận tốc thực tế xe Có thể có ba trạng thái lăn: * Lăn không trượt bánh xe bị động không phanh * Lăn có trượt quay bánh xe chủ động có lực kéo * Lăn có trượt lết bánh xe phanh  Bánh xe lăn không trượt: ◊ Trong trường hợp này, tốc độ tâm bánh xe (cũng tốc độ xe) với tốc độ vòng Nghóa tốc độ thực tế v tốc độ lý thuyết vo, ta có: v vo b r b BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Do vậy, tâm quay tức thời (cực P) bánh xe nằm vòng bánh xe bán kính lăn bán kính tính toán: rl = rb  Trạng thái có bánh xe bị động với Mp = 0, lúc Hình 2.1: Lăn không trượt BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ  Bánh xe lăn có trượt quay:  Đây trường hợp bánh xe có lực kéo, tốc độ tâm bánh xe (tốc độ thực tế) v nhỏ tốc độ lý thuyết vo, cực P nằm vòng bánh xe rl < rb Trong vùng tiếp xúc bánh xe với mặt đường, theo quy luật phân bố vận tốc xuất vận tốc trượt v𝛿 ngược hướng với trục x ° Ta có quan hệ sau: ● Do đó: v vo v  b r b v  b r l v  v vo  ° Theo (2.4) hệ số trượt kéo tính: v v o v rl  k    1 vo vo rb Do đó v𝛿 < nên v𝛿 > BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ Ở trạng thái trượt quay hoàn toàn (bánh xe chủ động quay, xe đứng yên) ta có: v  0;  b   v   b r l   r l  v   v  v o   v o  v o  Thay vào (2.4) suy ra: (trượt quay hoàn toàn) 𝛿𝑘1 = Hình 2.2: Lăn có trượt quay BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Bánh xe lăn có trượt lết:  Đây trường hợp bánh xe phanh Trong trường hợp tốc độ thực tế v lớn tốc độ lý thuyết vo, cực P nằm bên bánh xe rl > rb Tại vùng tiếp xúc bánh xe với mặt đường xuất tốc độ trượt v𝛿 hướng theo hướng dương trục x Hình 2.3: Lăn có trượt lết BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Ta có quan hệ sau: Do đó: ª v  v o  v   b r b  v   b r l v  v  vo  b r l  b r b  Theo (2.6) hệ số trượt phanh tính: v v o v r b  p    1 v v rl Do đó v𝛿 > 𝑛ê𝑛 𝛿𝑝 <  Ở trạng thái trượt lết hoàn toàn (bánh xe bị hãm cứng không quay, xe bánh xe chuyển động tịnh tiến) ta có: v  0,b   r l  v  b v o  b r b   v   v  v o  v Thay vaøo (2.6) suy ra: 𝛿𝑝=-1 (trượt lết hoàn toàn) BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ 2.1.2 Động lực học chuyển động bánh xe:  Chúng ta khảo sát lực mômen tác dụng lên bánh xe lăn đường lực ngang tác dụng bánh xe Trong thực tế có ba trạng thái chuyển động khác bánh xe:  Bánh xe bị động không phanh (trạng thái bị động)  Bánh xe chủ động có lực kéo (trạng thái kéo)  Bánh xe bị động chủ động bị phanh ( trạng thái phanh) 2.1.2.1 Bánh xe bị động không bị phanh (Mk = 0, Mp = 0):  Khi bánh xe chịu lực sau đây:  Từ khung xe: Tải trọng thẳng đứng, ký hiệu Gb lực đẩy đặt tâm trục bánh xe, hướng theo chiều chuyển động, ký hiệu Px BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Thay (2.47) vào (2.48) ta nhận được: N e max   Gf  0,625C x Sv2max v max  0,625C x Sv3max  Gfv max  N e max   Giải phương trình bậc này, xác định vmax 2.2.1.2 Xác định độ dốc lớn mà xe vượt qua được:  Khi xác định độ dốc lớn mà xe vượt qua không quan tâm đến khả bám bánh xe với mặt đường, độ dốc lý thuyết lớn có ứng với lực kéo Pkmax lực kéo riêng Pkrmax Độ dốc lớn có trường hợp xe chuyển động (j = Pj = 0) tay số ( vận tốc nhỏ), số vòng quay động ứng với giá trị Memax không kéo theo rơmóc (Pm = 0) Bởi phương trình cân lực kéo là: Pkmax = Pf + Pimax BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ ª Tức là: Me max i t max  P k max   Gf cos  max  G sin max rb Chia hai veá phương trình (2.51) cho G ta có: P k max Me max i t max    P kr max  f cos  max  sin max G Gr b  Ở đây: itmax – Tỷ số truyền cực đại hệ thống truyền lực: itmax = ih1iptioic ipt – Tỷ số truyền hộp số phụ tay số thấp imax = tg𝜑𝑚𝑎𝑥 - Độ dốc lớn mà xe vượt qua  Biến đổi tiếp phương trình (2.52) ta nhận được: tg max f  i max f P kr max  f cos  max  sin max     tg 2 max  tg  max  i max BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Tiếp tục biến đổi ta phương trình bậc độ dốc lớn imax:     P kr max     i max  fi max  Pkr max  f   Nghiệm phương trình (2.54) độ dốc cực đại imax cần tìm Lưu ý hai nghiệm i1max;2max =  b   2a lấy nghiệm ứng với   ,vì lúc xe lên dốc nên imax >  2.2.2 Các đặc tính tăng tốc ô tô: • Chúng ta xét ôtô có khối lượng m, diện tích cản gió tổng cộng S, hệ số cản không khí Cx¬, chuyển động đường với góc dốc , hệ số cản lăn f, ôtô chịu tác dụng lực kéo bánh xe chủ động Pk Bài toán đặt mục xác định chuyển động ôtô đó, nghóa là: xác định biến thiên gia tốc, tốc độ quãng đường theo thời gian BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ 2.2.2.1 Xác định biến thiên gia tốc: Khi giải toán sử dụng phương trình cân P k  Pf  Pi  Pω  P j  Pm  lực:  P j  P k  Pf  Pi  Pω  Pm Khi xác định khả tăng tốc xe người ta thường xác định cho trường hợp xe chuyển động đường ( ) không kéo rơmóc (Pm = 0), lúc ta có:  P j G i g j  P k  P f  P   M ei t      Gf  Wv  r g b  j  G i Khi xe tăng tốc vận tốc xe nhỏ, nên coi vo v Từ biểu thức (2.56) thấy j phụ thuộc vào v, tức ta nhận đặc tính tốc độ gia tốc j = f(v) BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ  Sau xây dựng đồ thị đặc tính tốc độ gia tốc xe có đặt hộp số có số tiến Ví dụ tay số vẽ đường cong j1 theo mối quan hệ:  M e i t1     Gf  Wv  g   rb   j1  G i  Với: it1 – Tỷ số truyền hệ thống truyền lực tay số 1: it1 = ih1ipioic Me – Mômen xoắn động cơ, xác định từ đường đặc tính động Ở tay số vẽ đường cong j2, j3 phương pháp tương tự (Xem hình 2.5) BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ Hình2.15: Đặc tính tốc độ gia tố BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  2.2.2.2 Xác định thời gian tăng tốc biến thiên tốc độ ôtô: Hình 2.16: Xác định biến thiên tốc độ theo thời gian tăng BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  Để xác định biến thiên tốc độ ôtô theo thời gian v(t) dựa sở phân tích sau: • Thời gian tăng tốc từ tốc độ v1 đến v2 là: t  t  t   v2 v1 dv j  Tích phân giải biết j(v) xác định khoảng thời gian t cần thiết để tăng tốc độ từ v1 đến v2  Ngoài tích phân giải đồ thị tiến hành cho nhiều điểm ta xây dựng đường cong v(t), tức biến thiên tốc độ theo thời gian Quá trình thực mô tả theo hình 2.6 BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ  2.2.2.3 Xác định quãng đường tăng tốc ôtô:  Nhằm xác định biến thiên quãng đường S theo thời gian hay tốc độ theo quãng đường, làm tương tự: t dS v  dS  vdt  S  S  S   vdt t dt    Từ mối quan hệ biến thiên v(t) biết, ta xác định quãng đường khoảng thời gian (t2 – t1)  Ở hình 2.17 cho thấy cách xác định biến thiên S(t) v(S) phương pháp đồ thị  Tập hợp đặc tính j(v), v(t), S(t), v(S) gọi đặc tính tăng tốc xe Chúng số quan trọng để đánh giá tính động lực học ôtô Thông thường đặc tính v(t) v(S) hay sử dụng BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ Hình 2.17: Xác định biến thiên quãng đường theo thời gian tốc độ theo quãng đường BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ ... hình 2. 12 hai vùng : vùng trượt quay vùng trượt lết Hình2. 12: Đặctính trượt toàn lực Pk X BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ  Thông thường thay cho lực người ta sử dụng thông số không... chiều, công suất Nk dương: Nk = Mk