Câu 1: Động lực học bánh xe bị động? Trả lời: • Bánh xe bị đọng là bánh xe không có mô men từ động cơ truyền xuống, tức là không có mô men chủ động. Bánh xe bị động chuyển động được là nhờ lực đẩy từ khung xe. • Khi xe chuyển động, bánh xe bị động chịu tác dụng của các lực sau: Từ phía khung xe: Lực đẩy dọc Trọng lượng xe tác dụng lên bánh xe: Trọng lượng bánh xe : ; kết hợp với ta có: Từ phía mặt đường: Phản lực pháp tuyến và phản lực tiếp tuyến Lực quán tính (tịnh tiến) của bánh xe và mô men quán tính của bánh xe và các chi tiết liên quan ( 2 thành phần này chỉ có khi xe chuyển động có gia tốc) • Phản lực thẳng đứng là tổng hợp lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường. Các nghiên cứu, đo đạc cho thấy hợp lực nằm lệch về phía trước ( theo hướng chuyển động của xe) so với đường thẳng đứng đi qua tâm bánh xe một khoảng là Hình 2.9a • Lấy mô men tại tâm bánh xe: Chia cả 2 vế cho ta có : Chiếu các lực theo phương ngang và phương thẳng đứng: và Thành phần được định nghĩa là lực cản lăn và kí hiệu là Ta có: Đặt : là một hệ số không thứ nguyên được gọi là hệ số cản lăn Như vậy: được gọi là mô men cản lăn Từ các công thức trên ta có: () • Nhìn vào biểu thức () ta thấy để bánh xe chuyển động được, lực đẩy từ khung xe phải thắng lực cản lăn và lực cản quán tính của bánh xe. Trường hợp xe chuyển động ổn định ( không có gia tốc) thành phần quán tính sẽ không có và lực đẩy từ khung xe chỉ phả thắng lực cản lăn của bánh xe. Khi xét tổng thể cả xe, thành phần quán tính này nằm trong lực cản quán tính chung của cả xe do đó trên bánh xe không còn thành phần này nữa • Để tiện lợi cho việc khảo sát bánh xe, quy ước vẽ bánh xe bị động với các lực tác dụng như hình Hình 2.9b Câu 2: Động lực học bánh xe chủ động Trả lời: • Bánh xe chủ động là bánh xe có mô men từ động cơ truyền đến. hoạt động của nó khác với bánh xe bị động: Hình 2.10a • Bánh xe có các lực và mô men tác dụng như sau: Momen từ động cơ truyền đến bánh xe chủ động: Trọng lượng xe phân bố lên bánh xe ( bao gồm cả trọng lượng bánh): Phản lực từ mặt đường: Phản lực tiếp tuyến ( lệch về phía trước theo hướng chuyển động của xe một khoảng ) và phản lực tiếp tuyến Phản lực từ khung xe Lực quán tính tịnh tiến của bánh xe:
Câu 1: Động lực học bánh xe bị động? Trả lời: Bánh xe bị đọng là bánh xe không có mô men từ động cơ truyền xuống, tức là không có mô men chủ động. Bánh xe bị động chuyển động được là nhờ lực đẩy từ khung xe. Khi xe chuyển động, bánh xe bị động chịu tác dụng của các lực sau: - Từ phía khung xe: Lực đẩy dọc b F - Trọng lượng xe tác dụng lên bánh xe: ' b G - Trọng lượng bánh xe : " b G ; kết hợp với ' b G ta có: '" b b b G G G - Từ phía mặt đường: Phản lực pháp tuyến z F và phản lực tiếp tuyến x F - Lực quán tính (tịnh tiến) của bánh xe qb F và mô men quán tính của bánh xe và các chi tiết liên quan qb M ( 2 thành phần này chỉ có khi xe chuyển động có gia tốc) Phản lực thẳng đứng z F là tổng hợp lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường. Các nghiên cứu, đo đạc cho thấy hợp lực z F nằm lệch về phía trước ( theo hướng chuyển động của xe) so với đường thẳng đứng đi qua tâm bánh xe một khoảng là a Hình 2.9a Lấy mô men tại tâm bánh xe: x d qb z F r M F a Chia cả 2 vế cho d r ta có : qb xz dd M a FF rr Chiếu các lực theo phương ngang và phương thẳng đứng: x b qb F F F và bz GF Thành phần z d a F r được định nghĩa là lực cản lăn và kí hiệu là f F Ta có: f z b dd aa F F G rr Đặt : d a f r f là một hệ số không thứ nguyên được gọi là hệ số cản lăn Như vậy: f z b F fF fG f d f F r M được gọi là mô men cản lăn Từ các công thức trên ta có: qb b f qb d M F F F r (*) Nhìn vào biểu thức (*) ta thấy để bánh xe chuyển động được, lực đẩy từ khung xe phải thắng lực cản lăn và lực cản quán tính của bánh xe. Trường hợp xe chuyển động ổn định ( không có gia tốc) thành phần quán tính sẽ không có và lực đẩy từ khung xe chỉ phả thắng lực cản lăn của bánh xe. Khi xét tổng thể cả xe, thành phần quán tính này nằm trong lực cản quán tính chung của cả xe do đó trên bánh xe không còn thành phần này nữa Để tiện lợi cho việc khảo sát bánh xe, quy ước vẽ bánh xe bị động với các lực tác dụng như hình Hình 2.9b Câu 2: Động lực học bánh xe chủ động Trả lời: Bánh xe chủ động là bánh xe có mô men từ động cơ truyền đến. hoạt động của nó khác với bánh xe bị động: Hình 2.10a Bánh xe có các lực và mô men tác dụng như sau: - Momen từ động cơ truyền đến bánh xe chủ động: k M - Trọng lượng xe phân bố lên bánh xe ( bao gồm cả trọng lượng bánh): b G - Phản lực từ mặt đường: Phản lực tiếp tuyến z F ( lệch về phía trước theo hướng chuyển động của xe một khoảng a ) và phản lực tiếp tuyến x F - Phản lực từ khung xe b F - Lực quán tính tịnh tiến của bánh xe: qb F - Momen quán tính của bánh xe và các chi tiết liên quan qb M ( tương tự như bánh xe bị động 2 thành phần quán tính chỉ có khi xe chuyển động có gia tốc Lấy momen tại tâm bánh xe: k x d z qb M F r F a M Chia cả 2 vế cho d r ta có: qb k xz d d d M M a FF r r r Chiếu các lực theo phương ngang và phương thẳng đứng: x b qb F F F và zb FG Thành phần z d a F r được gọi là lực cản lăn f F , ta có: f z z b d a F F fF fG r Đối với bánh xe chủ động, khoảng dịch chuyển a lớn hơn bánh xe bị động nhưng để đơn giản trong tính toán ta coi chúng bằng nhau. Gọi thành phần k d M r là lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động và kí hiệu là k F , ta có: k k d M F r Hiện nay, nguồn động lực trên ô tô chủ yếu là ĐCĐT, momen e M từ động cơ truyền đến bánh xe thông qua HTTL có tst c i và hiệu suất t . Do đó lực kéo tiếp tuyến k F được xác định như sau: e c t k d Mi F r Từ các công thức trên ta có: qb k b f qb d M F F F F r (*) Từ (*) ta thấy: Lực kéo tiếp tuyến k F ở bánh xe khắc phục lực cản lăn và lực cản quán tính bánh xe, phần còn lại sẽ thông quan bánh xe và trục bánh xe tác dụng vào khung xe ( lực b F ). Lực này sẽ thông qua khung xe tác dụng vào bánh xe bị động đồng thời khắc phục các lực cản chuyển động của xe. Trường hợp xe chuyển động không có gia tốc thành phần quán tính sẽ không có. Khi xét tổng thể cả xe, thành phần quán tính nằm trong lực cản quán tính chung của cả xe, do đó trên bánh xe chủ động không còn thành phần này nữa. Để đánh giá khả năng truyền lực kéo của bánh xe, người ta dùng hệ số lực kéo kk k zb FF p FG Để tiện lợi cho việc khảo sát bánh xe, người ta quy ước vẽ bánh xe chủ động với các lực và momen tác dụng như hình: Hình 2.10b Câu 3: Động lực học bánh xe chịu momen phanh Trả lời: Khi phanh sẽ có một momen phanh tác động lên bánh xe, ngược chiều với chiều quay của bánh xe, cản lại sự quay của bánh xe ( p M trên hình). Ngoài momen phanh, bánh xe còn chịu các lực và các momen sau: - Trọng lượng phân bố lên bánh xe ( bao gồm cả trọng lượng bánh) : b G - Phản lực từ mặt đường: Phản lực pháp tuyến z F ( lệch về phía trước mọt khoảng a) và tiếp tuyến x F ngược chiều với chiều chuyển động - Phản lực từ khung xe tác dụng vào bánh xe b F - Lực quán tính (tịnh tiến) qb F và momen quán tính của bánh xe và các chi tiết liên quan qb M ( đối với bánh xe chịu lực phanh, 2 thành phần này luôn có) Hình 2.11a Lấy momen tại tâm bánh xe: p qb x d z M M F r F a Chia cả 2 vế cho d r ta có: p qb xz d d d MM a FF r r r Chiếu các lực theo phương ngang và phương thẳng đứng : x b qb F F F và zb FG Ta gọi thành phần z d a F r là lực cản lăn f F và : f z z b d a F F fF fG r Thành phần p p d M F r được gọi là lực phanh Từ các công thức trên ta có: qb p b qb f d M F F F F r (*) Từ biểu thức (*) t thấy : Lực phanh p F một phần thắng lực quán tính của bánh xe, một phần (lực b F ) thông qua bánh xe tác dụng lên khung xe để cản lại chuyển động của xe khi phanh và là lực tạo ra gia tốc chậm dần của xe khi phanh. Lúc này lực cản lăn ở bánh xe cũng như lực cản khác của bánh xe ( lực cản không khí) có tác dụng hỗ trợ cho lực phanh. Tuy nhiên các lực này thường nhỏ nên ta thường bỏ qua. Mặt khác, khi xét tổng thể cả xe, 2 thành phần quán tính được gộp vào thành phần quán tính của cả xe, nên trên bánh xe không còn 2 thành phần này nữa. Để đánh giá khả năng truyền lực phanh của bánh xe, người ta dùng hệ số lực phanh p p z F p F Để tiện lợi cho việc khảo sát bánh xe chịu momen phanh, quy ước vẽ bánh xe với các lực và momen tác dụng như hình: Hình 2.11b Câu 4: Sự trượt của bánh xe chủ động, quan hệ giữa độ trượt và hệ số lực kéo. Trả lời: Đối với bánh xe chủ động, quãng đường thực tế đi được nhỏ hơn quãng đường lý thuyết , tức là 2 d S n r Hiện tượng 2 d S n r được gọi là hiện tượng trượt của bánh xe chủ động Để đánh giá mức độ trượt, người ta đưa ra hệ số trượt đối với bánh xe chủ động k được định nghĩa như sau: 100% (1 )100% l t t k ll v v v vv hay (1 )100% d k dd rv v rr Với: - l v là vận tốc lý thuyết của bánh xe, và 2 l d b l S r n v tt - t v là vận tốc (tịnh tiến) thực tế của bánh xe, và 2 t l b t S rn v tt Trong đó, ; lt SS là quãng đường lý thuyết và quãng đường thực tế mà bánh xe đi được khi quay b n vòng. (1 )100% (1 )100% tl k ld vr vr Khi lt vv bx không bị trượt 0 k Khi 0 t v bx bị trượt quay hoàn toàn 1 k Nguyên nhân: - Do biến dạng của lốp: Lốp làm bằng cao su có tính đàn hồi do đó khi có momen chủ động k M , các thớ lốp trước khi vào vùng tiếp xúc bị nén lại và các thớ lốp đi ra khỏi vùng tiếp xúc bị căng ra. Hiện tượng này làm cho quãng đường S giảm đi. - Do sự chuyển động tương đối giữa 2 bề mặt lốp – đường : Khi momen chủ động k M đạt đến một giá trị nhất định , sẽ có sự chuyển động tương đối giữa lốp và đường. Lúc này quan hệ giữa độ trượt k và k M không còn tuyến tính nữa. Đến điểm B, momen k M đạt max và nếu sự trượt tiếp tục tăng thì k M bắt đầu giảm. Điều này được lý giải là do có sự trượt giữa bề mặt lốp với mặt đường làm sinh nhiệt làm hỏng vật liệu lốp ( và cả mặt đường nếu là bê tông nhựa) Quan hệ giữa độ trượt và hệ số lực kéo được thể hiện trong đồ thị sau: Lực kéo đạt max khi độ trượt trong khoảng từ 15 – 20 %. Đồ thị Câu 5: Sự trượt của bánh xe chịu mô men phanh, quan hệ giữa độ trượt và hệ số lực phanh? Trả lời: Đối với bánh xe chịu mô men phanh, quãng đường đi thực tế đi được lớn hơn quãng đường lý thuyết , tức là 2 d S n r . Hiện tượng này được gọi là hiện tượng trượt của bánh xe khi phanh Để đánh giá mức độ trượt, người ta đưa ra hệ số trượt đối với bánh xe khi phanh: 100% (1 )100% t l l p tt v v v vv Với: - l v là vận tốc lý thuyết của bánh xe, và 2 l d b l S r n v tt - t v là vận tốc (tịnh tiến) thực tế của bánh xe, và 2 t l b t S rn v tt Trong đó, ; lt SS là quãng đường lý thuyết và quãng đường thực tế mà bánh xe đi được khi quay b n vòng. (1 )100% (1 )100% ld k tl vr vr Khi lt vv bx không bị trượt 0 p Khi 0 l v bx bị hãm cứng và trượt lết hoàn toàn 1 p Nguyên nhân: - Do biến dạng của lốp - Do sự chuyển động tương đối giữa 2 mặt tiếp xúc lốp – đường: Khi momen phanh đạt đến một giá trị nhất định sẽ có sự chuyển động tương đối giữa lốp và đường. Lúc này quan hệ giữa hệ số phanh và mô men phanh không còn là tuyến tính nữa. Khi độ trượt đạt khoảng 15 – 20% thì momen phanh cũng đạt giá trị cực đại sau đó giảm dần đi. Trên hình sau thể hiện quan hệ giữa độ trượt và hệ số lực phanh của bánh xe lắp lốp 7.75 – 14 trên một số loại đường. Hình Câu 6: Khả năng bám – Lực bám – Hệ số bám Trả lời: Khả năng bám là khả năng giữ cho bánh xe không bị trượt khi chịu momen xoắn, có 2 trường hợp: - Khả năng bám của bánh xe chủ động là khả năng giữ cho bánh xe không bị trượt quay khi chịu momen chủ động k M - Khả năng bám của bánh xe chịu momen phanh là khả năng giữ cho bánh xe không bị trượt lết khi chịu momen phanh p M Khả năng bám của bánh xe phụ thuộc vào vật liệu lốp, cấu tạo hoa lốp, tình trạng của lốp, vật liệu và tình trạng mặt đường. Lực bám: Xét bánh xe đứng trên mặt đường chịu momen xoắn M như hình vẽ: Hình 2.26 Từ phía mặt đường có các phảnh lực thẳng đứng z F và phản lực tiếp tuyến x F . Ta có: x b M F r Ta thấy rằng, khi M tăng, x F cũng tăng, nhưng chỉ tăng đến một giá trị nhất định rồi không tăng được nữa, nếu M tiếp tục tăng thì bánh xe sẽ bị trượt . Khi đó phản lực tiếp tuyến x F đạt giá trị max maxx F lúc này được gọi là lực bám và kí hiệu là F Lực bám giữa bánh xe và mặt đường là do ma sát giữa hai bề mặt lốp – đường và đồng thời do các vấu tế vi của lốp xe và mặt đường cài vào nhau, truyền lực như bánh răng nhưng do các vấu tế vi mềm nên nếu lực truyền vượt quá một giá trị nào đó thì các vấu bị biến dạng, thậm chí bị gãy và bánh xe bị trượt so với mặt đường, nếu trượt nhiều sinh nhiệt làm cháy lốp và đường. Nếu: - k MM xk FF - p MM xp FF Lực kéo và lực phanh cực đại bị khống chế bởi lực bám. Khi lực kéo hay phanh vượt quá lực bám thì bánh xe sẽ bị trượt. Hệ số bám: Hệ số bám là một hệ số không thứ nguyên, kí hiệu là và được tính theo công thức: [...]... của đường 5 Lực cản không khí Thành phần Fwx là lực cản không khí theo chiều dọc của xe Ô tô chuyển động trong môi trường khí quyển và do đó bị không khí của bầu khí quyển cản lại Lực cản không khí đối với ô tô có 3 thành phần sau đây: - Lực cản chính diện: là thành phần lực tác dụng lên toàn bộ diện tích phía trước của ô tô - Lực cản do ma sát giữa lớp không khí với mặt bên của ô tô - Lực cản do tạo... khoảng chân không phía sau ô tô Người ta tiến hành nghiên cứu đo đạc để xác định các lực cản nói trên và đã đưa ra được công thức xác định lực cản không khí Fwx tác dụng váo ô tô như sau: Fwx = 0.5ρVA Trong đó: ρ là mật độ không khí: ρ = 1.24 kg/ ; C: hệ số khí động học (không thứ nguyên): phụ thuộc hình dáng, chất lượng bề mặt ô tô, vỏ ô tô càng trơn nhẵn, hình dạng ô tô càng có dạng khí động học thì C... o to chuyển động với vận tốc cao, thành phần lực này sẽ ảnh hưởng tới chất lượng động lực học của xe Câu 13: Yêu cầu công suất động cơ đối với điều kiện chuyển động của xe: Về mặt động lực học ta thấy khi xe chạy với - Động cơ phải hoạt động ở thì: ; - Xe không còn có khả năng lên dốc (chạy trên đừờng bằng): - Xe không có khả năng tăng tốc: ̇ Như vậy ta thấy lúc này xe chỉ khắc phục hai lực cẳn: cẳn... cẳn không khí - Lực cản lăn: - Lực cản không khí: Ta có công suất động cơ chi phí cho chuyển động của xe tại ( sẽ là: ) Câu 14: Yêu cầu hệ thống truyền lực đối với điểu kiện chuyển động của xe (tỉ số truyền) Tỉ số truyền của HTTL đàm bảo cho xe hoạt động bình thường trong các điều kiện vận hành Giá trị cần thoả mãn các điều kiện sau: - Điều kiện lực kéo: ; trong đó là tổng các lực cản chuyển động Điều... bánh xe không bằng nhau Đó là khi các bánh xe có bán kính động lực học rd không bằng nhau Như vậy vi sai không thể thiếu được trên bánh xe chủ động Tuy nhiên vi sai lại có nguyên tắc phân phối momen ra các bánh xe chủ động không phù hợp với yêu cầu của ô tô trong một số trường hợp mặt khác trong quá trình vận hành các bánh xe chủ động không tuyệt đối giống nhau về đường kính, trọng lượng phân bố lên bánh... lực kéo: Tại vận tốc cực đại - thoả mã điều kiện vận tốc cực đại của ô tô : Trong đó là mô men động cơ tại Tuy nhiên cũng có thể thấy nếu công suất động cơ lắp lên xe được chọn theo yêu cầu công suất động cơ đối với điều kiện chuyển động của xe thì điều kiện trên mặc nhiên thoả mãn Điều kiện bám: Tại vận tốc cực đại : Trong đó: là trọng lượng bám tức là trọng lượng xe phân bố lên các bánh xe chủ động. .. đến chất lượng động lực học của xe Tuy nhiên, trọng lượng bám liên quan đến trọng lượng xe Đối với ô tô , ta mong muốn giảm trọng lượng xe càng nhỏ càng tốt nên không dùng cách tăng trọng lượng bám để tăng lực bám mà chỉ phân bổ trọng lượng bám lên các bánh xe sao cho tận dụng tốt hơn trọng lượng bám mà thôi Đối với các xe chuyên dụng như máy kéo, lực kéo của xe phải phát ra để kéo các công cụ khác nên... động học thì C càng nhỏ Dạng khí đọng học tốt nhất là dạng một giọt nước rơi tự do trong không khí; A là diện tích chính diện của ô tô ; v vận tốc tương đối của o to với không khí Hệ số C có giá trị như sau: xe du lịch 0.3—0.45, xe khách 0.4—0.6; xe tải: 0.6—0.85 Thành phần lực Fzw là lực của không khí tác dụng vào xe theo chiều thẳng đứng Trong các trường hợp chuyển động bình thường, thành phần này thường... hệ số bám Hệ số bám ảnh hưởng mạnh mẽ đến chất lượng động lực học của xe trong trường hợp xe truyền động và phanh Khi xe chuyển động trên đường xấu, có lực cản chuyển động lớn sẽ đòi hỏi có lực kéo lớn Lúc này nếu hệ số bám của đường nhỏ, lực kéo cực đại sẽ nhỏ và xe không thể chuyển động được rất dễ xảy ra Khi phanh xe, hệ số bám của đường nhỏ thì lực phanh cực đại nhỏ, khả năng phanh của xe giảm đi... cản quán tính 1 Lực kéo + Trong đó : là lực kéo trên các bánh xe là lực kéo trên bánh xe trước ký hiệu là Fk1 là lực kéo trên bánh xe sau ký hiệu là Fk2 M1, M2 là mô men chủ động trên bánh xe trước và sau, ta ký iệu các mo men này là Mk1 và Mk2 Thông thường chỉ trên các xe có tất cả các bánh xe là bánh xe chủ động mới có đủ các thành phần Fk1 và Fk2 Trong các trường hợp chuyển đọng thông thường thì . mật độ không khí: ρ = 1.24 kg/ ; C: hệ số khí động học (không thứ nguyên): phụ thuộc hình dáng, chất lượng bề mặt ô tô, vỏ ô tô càng trơn nhẵn, hình dạng ô tô càng có dạng khí động học thì. 5. Lực cản không khí Thành phần F wx là lực cản không khí theo chiều dọc của xe. Ô tô chuyển động trong môi trường khí quyển và do đó bị không khí của bầu khí quyển cản lại. Lực cản không. với ô tô có 3 thành phần sau đây: - Lực cản chính diện: là thành phần lực tác dụng lên toàn bộ diện tích phía trước của ô tô. - Lực cản do ma sát giữa lớp không khí với mặt bên của ô tô - Lực