Lý thuyết ô tô 2

Lý thuyết ô tô Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức MỤC LỤC Chương 1.1 ĐẶC TÍNH ĐỘNG Đường đặc tính tốc độ ngồi động 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Đường đặc tính tốc độ ngồi động 1.2 Lực kéo tiếp tuyến mô men xoắn ô tô 1.2.1 Lực kéo tiếp tuyến ô tô 1.2.2 Moment xoắn lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động 1.3 Lực bám bánh xe chủ động 12 1.3.1 Lực bám 12 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số bám 12 1.4 Các lực cản chuyển động ôtô 15 1.4.1 Trọng lượng ô tô 15 1.4.2 Lực cản dốc 15 1.4.3 Lực cản lăn 16 1.4.4 Mô men cản lăn 16 1.4.5 Lực cản khơng khí 17 1.4.6 Lực quán tính 18 Câu hỏi ôn tập 18 Chương 2.1 ĐỘNG Lực HỌC ÔTÔ Các loại bán kính bánh xe .19 2.1.1 Bán kính danh định 19 2.1.2 Bán kính tĩnh .19 2.2 Quan hệ bánh xe lăn 21 2.2.1 Bán kính lăn trượt 21 2.2.2 Bán kính lăn có trượt quay 21 2.2.3 Bán kính lăn có trượt lết 22 2.3 Quan hệ động lực học 22 2.3.1 Phản lực mặt đường tác động lên xe 22 Biên soạn:Thái Quang Hồng Lý thuyết tơ Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức 2.3.2 Bánh xe bị động 23 2.3.3 Bánh xe chủ động 24 2.3.4 Bánh xe phanh 24 2.3.5 Đặc tính trượt 25 2.3.6 Góc lệch hướng 26 Câu hỏi ôn tập 28 Chương TÍNH TỐN sức KÉO CỦA ÔTÔ 3.1 Cân lực kéo ô tô 29 3.1.1 Phương trình cân lực kéo 29 3.1.2 Đồ thị cân lực kéo 29 3.2 Cân công suất ô tô 30 3.2.1 Phương trình cân công suất 30 3.2.2 Đồ thị cân công suất 30 3.2.3 Ý nghĩa đồ thị công suất 31 3.3 Xác định thơng số tính tốn 31 3.3.1 Tốc độ cực đại 32 3.3.2 Độ dốc cực đại 3.3.3 Gia tốc cực đại 32 32 Câu hỏi ôn tập 33 Chương TÍNH KINH TÉ NHIÊN LIỆU CỦA ƠTƠ 4.1 Các tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu 34 4.2 Phương trình tiêu hao nhiên liệu 35 4.3 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu ô tô 37 Câu hỏi ôn tập 40 Chương TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ơ TƠ 5.1 Ơn định dọc tơ 58 5.1.1 Ôn định dọc lên dốc 58 5.1.2 Ôn định dọc xe chuyển động đường với vận tốc lớn 60 Biên soạn:Thái Quang Hồng Lý thuyết tơ Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức 5.2 Ổn định ngang 61 5.2.1 Khi xe chuyển động đường nghiêng ngang 64 5.2.2 Ôn định ngang xe quay vòng đường 63 Câu hỏi ôn tập 65 Chương TÍNH DẪN HƯỚNG-QUAY VỊNG CỦA Ơ TƠ 6.1 Điều kiện quay vịng khơng trượt bên ô tô 46 6.2 Anh hưởng đàn hồi lốp tới tính quay vịng tơ 47 6.3 Các tính chất quay vịng 48 6.3.1 Quay vòng trung tính 48 6.3.2 Quay vòng thiếu 49 6.3.3 Quay vòng thừa 49 Câu hỏi ôn tập 50 Chương PHANH Ô TÔ 7.1 Lực phanh sinh bánh xe 51 7.2 Phương trình động lực học ô tô phanh 52 7.3 Điều kiện phanh tơ có hiệu .52 7.4 Các tiêu đánh giá trình phanh 53 7.4.1 Gia tốc chậm dần phanh 53 7.4.2 Thời gian phanh tối thiểu 53 7.4.3 Quãng đường phanh 54 7.4.4 Giản đồ phanh 56 Câu hỏi ôn tập 56 Biên soạn:Thái Quang Hoàng Lý thuyết ô tô Chương 8.1 8.2 Trường Cao Đẳng Cơng Nghệ Thủ Đức TÍNH NÀNG THƠNG QUA CỦA Ô TÔ Khái niệm 57 Các yếu tố hình học ảnh hưởng tới tính thơng qua 57 8.2.1 Khoảng sáng gầm xe (Hj) 57 8.2.2 Chiều dài phía trước (z6) chiều dài phía sau (L9) 57 8.2.3 Các góc thơng qua ỵ2 /3 .57 8.2.4 Bán kính thơng qua dọc (Rị) 58 8.2.5 Bán kính thơng qua ngang (An) 59 8.2.6 Góc nghiêng ngang cầu xe (74) 59 8.3 Các yếu tố lực học ảnh hưởng tới tính thơng qua 59 8.3.1 Trọng lượng xe (G) 59 8.3.2 Công suất riêng xe (^y) 59 8.3.3 Nhân tố động lực học (/9) 60 8.4 Khả vượt hào, vượt tường chắn ô tô 60 8.4.1 Khả vượt tường chắn Ảnh hưởng củakết cấu vi sai 61 8.4.2 Khả vượt hào 63 Câu hỏi ôn tập 65 Biên soạn:Thái Quang Hồng Lý thuyết tô CHƯƠNG Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức ĐẶC TÍNH ĐỘNG Mục tiêu: sau học xong chng này, nguời học có khả năng: • • • Vẽ đuợc đuờng đặc tính ngồi động Tính tốn đuợc lục cản tác động lên xe tơ đứng n hay xe chuyển động Phân tích đuợc phuơng chiều lục cản chuyển động tơ l.l ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỎC Độ NGỒI CỦA ĐỘNG Hiện nguồn động lục dùng ôtô phổ biến động đốt kiểu piston Vì cần phải nghiên cứu đuờng đặc tính tốc độ động đốt kiểu piston để làm sở xác định lục mô men tác dụng lên bánh xe chủ động 1.1.1 Định nghĩa Đuờng đặc tính tốc độ động đồ thị biểu diễn mối quan hệ công suất Pe, moment xoắn Me động theo số vịng quay ne tốc độ góc ®e trục khuỷu Pe=Me CDe (1.1) 1.1.2 Phân loại Đuờng đặc tính tốc độ động nhận đuợc cách thí nghiệm động bệ thử công thức kinh nghiệm S.RLây đecman Khi thí nghiệm động bệ thử bm ga mở hồn tồn ( động xăng) kéo hết nhiên liệu bom cao áp ( động dầu) tức động đuợc cung cấp nhiên liệu tối đa đuờng đặc tính tốc độ động nhận đuợc gọi đuờng đặc tính ngồi Neu buớm ga đặt vị trí trung gian đuờng đặc tính tốc độ động nhận đuợc gọi đuờng đặc tính cục Nhận xét: vị trí buớm ga mở hoàn toàn ( kéo hết ) có 1, cịn vị trí mở ( kéo) trung gian buóm ga (thanh ) có vơ vàn vị trí nên động đốt có đuờng đặc tính ngồi vơ số đuờng đặc tính cục tuỳ thuộc vào vị trí bm ga 1.1.3 Đuờng đặc tính ngồi động Xác định lục moment tác dụng lên bánh xe chủ động ô tô cần phải nghiên cứu đuờng đặc tính tốc độ động Đuờng đặc tính tốc độ động đồ thị sụ phụ thuôc cơng suất có ích , momemt xoắn có ích , suất tiêu hao nhiên liệu theo số vòng quay nhoặc theo tốc độ góc trục khuỷa Biên soạn:Thái Quang Hồng Lý thuyết tơ Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức a.Động xăng b.Động diezel Hĩnh 1.1:Đường đặc tính ngồi động Pe [ kw ] công suất động ; Me [ Nm] momen xoắn động ; ®e [rad/s ] tốc độ quay cốt máy; cOemin tốc độ để động không chết máy; cOemax tốc độ ghới hạn để đảm bảo độ bền, ổn định chi tiết động cơ; (®emin -H»emax) khoảng làm việc động ; Chế độ công suất cục đại: Pep, Mep , ®ep; Chế độ moment cục đại: PeM, MeM, ®eM; Khi ®e > ®eM : sức cản đuờng tăng lên làm tốc độ góc động giảm xuống ( tốc độ xe giảm ) nhung mô men xoắn động tụ động đuợc tăng lên vùng ®eM + ®eP vùng làm việc ổn định động Khi ®e < ®eM : sức cản đuờng tăng lên làm tốc độ góc động giảm xng ( tốc độ xe giảm ) nhung mô men xoắn động tụ động giảm xuống vùng ®emin + ®eM vùng làm việc khơng ổn định động Đây nhuợc điểm ôtô Đe khắc phục nhuợc điểm ôtô trang bị hộp số Khi ®e > ®eP cơng suất động giảm trình cháy động xấu đi, tổn hao công suất động tăng lên sụ mài mòn chi tiết Biên soạn:Thái Quang Hồng Lý thuyết tơ Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức động tăng lên số động dùng hạn chế tốc độ để nhằm cho cOemax không vượt 104-20% ®ep xe chạy đường tốt, nằm ngang 1.1.4 Hệ số thích ứng theo Mơmen : K = MeM/MeP (1.2) Hệ số thích ứng nói lên khả tự động thích ứng động tăng tải ngoại lực tác dụng ôtô làm việc Động xăng : K = 1,2 4- 1,4 ; Động dầu : K = 1,05 4- 1,25 ; 1.2 Lực TIÉP TUYÉN VÀ MOMEN XOẮN CỦA ÔTÔ Lực kéo tiếp tuyến ơtơ Fk 1.2.1 //////7M//7/// Hình 1.2: Lực vàMômen kéo tiếp tuyến ôtô FK Mômen Mk bánh xe chủ động tác dụng vào mặt đường lực F ngược chiều với chiều chuyển động ôtô Do tác dụng tương hỗ đường bánh xe bánh xe chịu lực Fk tác dụng từ mặt đường có giá trị Fk = F chiều với chiều chuyển động xe ôtô Fk=Mk/rk (1.3) 1.2.2 Mômen xoắn bánh xe chủ động Mk = Tịti - Me itl Tịtl = Me ih ip io ic Tịt (1.4) hiệu suất hệ thống truyền lực; Hti = m • nh • hcđ • no • nc; (1.5) m hiệu suất ly họp Ph - hiệu suất hộp số hộp số phụ (nếu có); Pcđ - hiêu suất đăng; no - hiệu suất cầu chủ động; nc - hiệu suất truyền lực cuối Biên soạn:Thái Quang Hoàng Lý thuyết ô tô Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức Tham khảo thêm: Nhà phát minh động hoi nước người Scotland James Watt phát minh chữ “horsepower” (sức ngựa) từ hai kỷ trước đế phục vụ cho việc bán động nước Bhp Nhà phát minh động nước người Scotland James Watt phát minh chữ “horsepower” (sức ngựa) từ hai kỷ trước để phục vụ cho việc bán động nước Ông quan sát ngựa làm việc đưa khái niệm “một sức ngựa” lực cần thiết để nâng vật có trọng lượng 33.000 pound (tương đương 14.969kg) quãng đường foot (30cm) thời gian phút Trong thực tế, công suất động đo bệ thử công suất có gắn lực kế (dynamometer engine) Kilowwatts Ps từ đâu mà ra? Đơn vị mét công suất động watt (được đặt theo tên James Watt) suy cách logic lkw bang l.OOOw Một mã lực 745,7w hay 0,75kw Ở châu Âu, công suất đo đơn vị theo hệ mét, gọi PS (viết tắt từ tiếng Đức - Pferdestarke - nghĩa mã lực) IPS 735,5W hay 0,99bhp Cịn torque (mơ-men xoắn) gì? Chiếc xe Mercedes SL 65 AMG có mơ-men xoắn 7381b ft, nghe lớn, bạn làm điều tay Mơ-men xoắn lực xoay, hiểu lực phát huy khoảng cách định trụ, lý mơ-men xoắn kết hợp lực khoảng cách, lb ft (pounds feet) hay Nm (Newton metre) Neu cho khoảng cách đủ dài, bạn tạo lực xoay tương đương với xe thể thao Mere Cấu hình động có ảnh hưởng đến cơng suất? Động có nhiều xi-lanh cơng suất lớn Với dung tích máy, nhiều xi-lanh có nghĩa nhiều van hơn, tốc độ động lớn hơn, kích thước lớn hơn, nặng hơn, phức tạp khả xảy Biên soạn:Thái Quang Hoàng Lý thuyết ô tô Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức hỏng hóc cao hon Tuy nhiên, vấn đề cịn phức tạp khơng xếp hành trình hoạt động xi-lanh để máy hoạt động êm Loại động sinh công cao nhất? Các loại xe đua F1 từ năm 80 chứng tỏ khả sinh công lớn (tỷ lệ sinh công đuợc đo sức mạnh sản sinh đơn vị dung tích xilanh) nhờ có lục nén cao, hệ thống kiểm sốt động thông minh nhiên liệu đuợc triết xuất đặc biệt Cơng suất lớn tốt? Khơng thiết Độ bám đuờng, hộp số trọng luợng có vai trị vơ quan trọng Đó lý Elise cơng suất 120 mã lục lại tăng tốc - 100km/h tuơng đuơng với khả Z4 công suất 231 mã lục Tuy nhiên, tỷ số công suất trọng luợng khơng phải tồn câu chuyện tính xe cịn phụ thuộc vào sức cản khí động lục, mà thiết kế xe (đặc biệt phần đầu xe) yếu tố tác động mạnh mẽ Mã lục - thuớc đo công suất động Trong hàng loạt thông số, công suất đuợc ý nhiều đặc trung độ nhanh xe Có nhiều phuơng pháp xác định công suất khác nhung chúng đuợc ghi thành mã lục để khách hàng dễ hình dung Cơng suất thuờng đuợc nhà sản xuất ghi duới dạng mã lục nhung thục tế, tuờng tận mã lục Thuật ngữ “mã lục” có tên tiếng Anh “horse power” Jame Watt nguời đua khái niệm vào năm 1782 Lúc đầu, Jame Watt chua phân chia loại mã lục khác nên sau đó, nhà khoa học đặt tên cho cách gọi ông mã lục học (mechanical horsepower) Một mã lục học có giá trị xác 745,69987158227022 w, nghĩa cơng suất bóng điện 100 w 0,13 mã lục Đe có hình ảnh trục quan hơn, mã lục học đuợc mô tả công mà ngụa bỏ để kéo 33.000 pound (1 pound = 454 gram) lên foot (30,48 cm) thời gian phút (minute) Sau thời điểm Jame Watt đua định nghĩa mã lục, có hàng loạt đơn vị cơng suất đuợc sáng tạo để phù họp với điều kiện ngành Tính đến tại, có tới loại mã lục khác gồm: Mã lục học (trùng với định nghĩa Jame Watt), mã lục theo hệ mét (metric horsepower), mã lục điện (electrical horsepower, sử dụng cho ngành điện) mã lục nồi (boiler horsepower) Đối với ngành công nghiệp xe hơi, mã lục học (mechanical horsepower) mã lục theo hệ mét phổ biến Mã lục theo hệ mét khai sinh Đức kỷ 19 mở rộng sang châu Âu châu Á Khi du nhập sang nuớc, mã lục hệ mét lại đuợc ký hiệu khác nhu: “PS” Đức, “CV” Pháp, “PK” Biên soạn:Thái Quang Hồng Lý thuyết tơ Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức Hà Lan bản, đơn vị xấp xỉ mã lực học (vào khoảng 98,6%) chúng đo đơn vị khác Vì có khác biệt nên hãng đua sản xuất động công suất lớn chuyện trở nên rối rắm Thậm chí, cơng suất động nâng lên gấp đơi chuyển đổi hệ đo lường khác Ví dụ, Bugatti cho siêu xe Veyron 16.4 có cơng suất lên tới 1.001 mã lực bờ Đại Tây Dương, kỹ sư Mỹ khăng khăng cho có 980 mã lực theo hệ SAE Cách xác định công suất theo mã lực công việc phức tạp tốn Công suất động mà nhà sản xuất ghi bảng thông số kỹ thuật xe công suất cực đại, nghĩa công suất lớn mà xe đạt vịng tua định Đường cong biểu diễn cơng suất theo số vịng tua máy tồn điểm cực đại, giá trị cơng suất điểm cơng suất tối đa động Công suất thể cho khả đạt vận tốc tối đa xe khơng đại diện cho khả tăng tốc Vì vậy, cơng suất cao chưa xe “bốc” mà cịn phụ thuộc vào mơ-men xoắn vịng tua máy Gần đây, nhà sản xuất thường ghi công suất động theo chữ viết tắt “hp” Nhưng thỉnh thoảng, có hãng ghi “bhp” khiến nhiều người phân vân Thuật ngữ “bhp” dùng để giá trị công suất xác định lực kế hãm (brake horsepower) Lực kế hãm gắn vào đầu trục cơ, sau đó, kỹ sư hãm vòng quay để đo lực xoắn trục khoảng thời gian định Thứ nguyên “bhp” dùng rộng rãi Anh, Bắc Mỹ cách tính tổng cơng suất động mã lực (hp) SAE (Hiệp hội Kỹ sư ơtơ Mỹ) lại cách tính tiêu chuẩn Trước 1972, giá trị công suất đa số hãng chấp nhận “hp” theo tiêu chuẩn SAE Thế nhưng, ngày có nhiều hãng đưa cách tính khác để phục vụ lợi ích riêng Có hãng nâng cao cơng suất để “nịnh” người mua thích cơng suất lớn có hãng lại giảm cơng suất để tránh mức bảo hiểm cao Giữa cách đo khác khiến nhiều người ngạc nhiên Ví dụ, Chrysler 426 Hemi năm 1971 có cơng suất 425 mã lực đo lại theo chuẩn 375 mã lực Vì vậy, cơng suất mà nhà sản xuất đưa giá trị tham khảo, muốn biết sức mạnh thực xe, cịn cách lái thử Ý nghĩa đại lượng mơ-men xoắn Mô-men xoắn đặc trưng cho khả chịu tải tức thời động Mô-men xoắn cao, xe "bốc" kéo khỏe không đạt vận tốc cao Đa số xe địa hình, máy kéo, xe lu thiết kế để có mơ-men xoắn lớn.Bên cạnh công suất, mô-men xoắn thông số thiếu nói tới động Mặc dù đóng vai trị quan trọng người mua xe hình dung xác ý nghĩa đại lượng này.Mơ-men xoắn Biên soạn:Thái Quang Hồng 10 Lý thuyết ô tô Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức Chương PHANH Ô TÔ Mục tiêu: sau học xong chương này, người học có khả năng: 7.1 • Viết , phân tích phương trình cân động lực học tơ phanh • Phân tích điều kiện phanh có hiệu • Phân tích ảnh hưởng trọng lượng bám đến chất lượng q trình phanh • Phân tích tiêu đánh giá chất lượng trình phanh Lực PHANH SINH RA Ở BÁNH XE Tác dụng lực lên pedale phanh tạo moment ma sát gọi moment phanh Mp nhằm hãm bánh xe lại Lúc bánh xe xuất phản lực tiếp tuyến ngược với chiều chuyển động Khi đạp phanh, cấu phanh bánh xe làm việc tạo mơ ment ma sát Đây mơ ment phanh Mpi để hãm bánh xe lại Tổng moment phanh với bánh xe, tức ngược với Mk Mpi gọi chung Mp = SMpi, ngược chiều quay Mô ment phanh Mp tạo lực phanh Fpi = Mpi /r lực phanh tổng cộng ôtô Fp = SFpi, ngược chiều với chiều chuyển động Đe đảm bảo phanh khơng bị bó cứng bánh xe, bánh xe khơng bị trượt lết lực phanh bánh xe lớn tuỳ ý bị hạn chế bơi giới hạn bám Fpi L Zị.(pi Fp L z