BÀI GIẢNG MÔN LÝ THUYẾT Ô TÔ, CHƯƠNG BÁNH XE

LÝ THUYẾT Ô TÔ CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.1 XE 1.1.1 Mở đầu - Tiếng Việt: XE: phương tiện vận chuyển mặt đất (rất chung): xe trượt, xe cút kít, xe bò, xe cải tiến, xe đạp, xe máy, xe ô tô, xe hỏa,… - Xe đời nhu cầu vận chuyển người Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.1.2 Bánh xe xe có bánh G Hình 1.4 Trượt Hình 1.6 Bánh xe P1 G P2 Hình 1.5 Lăn Hình 1.6 Xe có bánh CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE Fk Fb Gb r G Fz Hình 1.6 Hình 1.7 Fk người súc vật (lực kéo) Fk thông qua khung xe → Pb lên trục bánh xe → Mô men Mb = Fbr Mb làm cho bánh xe quay → xe chuyển động CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.1.3 Xe tự hành 1764 - động nước: Jemes Wat 1769 - ô tô Hình 1.9 Ô tô năm 1770 Hình 1.10 Sự làm việc bánh xe tự hành Hình 1.8 Jemes Wat 1736 - 1819 Fk = M rb CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1877 - Động xăng: Nicolaus August Otto 1897 - Động điêzen: Rudolf Diesel Hình 1.10 Động xăng Otto Hình 1.11 Hình 1.12 Nicolaus August Otto Rudolf Diesel 1832 - 1891 1858 - 1913 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.1.4 Ô tô auto-mobile авто-мобиль tự - di chuyển tự - di chuyển ô tô ? Ô tô: Theo TCVN – 1779-76 Xe tự chạy có động cơ, có bánh phối hợp bánh với xích dùng để vận chuyển chủ yếu đường Hình 1.13 Ô tô - đối tượng nghiên cứu CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.2 BÁNH XE 1.2.1 Giới thiệu chung Bánh xe phần tử liên kết thân xe với mặt đường Nhiệm vụ: - Đỡ toàn trọng lượng xe theo phương thẳng đứng, - Giảm tác động từ mặt đường lên xe, - Truyền lực dọc, lực ngang chuyển động thẳng, phanh quay vòng, - Kiểm soát hướng chuyển động ô tô Chỉ nghiên cứu bánh xe đàn hồi cứng Hình 1.14 Bánh xe ô tô Bánh xe có săm (trái); Bánh xe không săm (phải) Săm; Lốp; Vành bánh xe; Van không khí CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.2.2 Lốp xe 1.2.2.1 Sơ lược đời phát triển lốp xe 1839: Công nghệ lưu hóa cao su: Charles Goodyear, 1845: Lốp đầu tiên: Robert Willam Thompson, (một vài ống cao su mỏng bơm vào, bên phủ lớp da) 1888: John Boyd Dunlop đăng ký phát minh lốp cho xe đạp, 1893: Cty lốp Dunlop (The Dunlop Pneumatic and Tyre Co.) đời Hanau 1895: André Edoard Michelin sản xuất lốp cho xe Feugeot chạy thử nghiệm hành trình Paris – Bordeaux – Paris (720 dặm ≈ 1158 km), xe bị xẹp lốp 50 lần phải thay 22 săm, 1899: châu Âu: chế tạo lốp bền (khoảng 500 km), 1904: cho bon vào cao su tạo nên lốp đen, 1908: Frank Seiberling: làm lốp có khía rãnh (hoa lốp, talong), 1922: Dunlop: lốp có vành thép mép lốp, 1943: lốp không săm đăng ký quyền châu Âu, 1946: lốp hướng kính (radian) đời CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.2.2.2 Sơ lược cấu tạo lốp xe Hình 1.15 Lốp xe - Lớp mành: tạo thành khung lốp: mành vuông góc, mành chéo - Lớp đệm: nằm lớp mành bề mặt lốp - Lớp cao su: cùng: tiếp xúc với mặt đường 10 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ SỐ CẢN LĂN Hệ số cản lăn: f = e rd Các yếu tố ảnh hưởng đến e Hình 1.26 Hình 1.27 Ảnh hưởng vận tốc xe, kết cấu lốp Ảnh hưởng vật liệu đường, áp suất lốp 26 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE Hình 1.28 Hình 1.29 Ảnh hưởng vận tốc xe, nhiệt độ lốp Ảnh hưởng vật liệu đường, đường kính bánh xe 27 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE v   f = 0,011 +   160  f = (1.16) (v > 128 km/h; v: km/h) 32 + v 2800 (1.17) (v > 80 km/h; v: m/s) Bảng 1.2 Hệ số cản lăn tính theo công thức 1.16 v (km/h) 130 150 170 190 210 230 250 270 f 0,0181 0,0194 0,0206 0,0219 0,0231 0,0244 0,0256 0,0269 Bảng 1.3 Hệ số cản lăn tính theo công thức 1.17 v (km/h) 80 100 120 140 160 180 200 220 f 0,0194 0,0213 0,0233 0,0253 0,0273 0,0293 0,0313 0,0333 Bảng 1.4 Hệ số cản lăn số loại đường Đường f Đường f Nhựa 0,018 ÷ 0,020 Đá 0,023 ÷ 0,030 Nhựa tốt 0,015 ÷ 0,018 Đất khô 0,025 ÷ 0,035 28 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.5 SỰ TRƯỢT CỦA BÁNH XE Khi lăn tinh: s = nπrd Hoặc: (1.18) vb = ωbrd (1.19) Khi s ≠ nπrd vb ≠ ωbrd → bánh xe bị trượt 1.5.1 Bánh xe chủ động s < nπrd Độ trượt: vb < ωbrd Trượt quay  vt vl − vt λk = 100% = 1 − vl  vl Mà: vl = ωbrd ; vt = ωbrl Nên: λk =  ÷100%  (1.21)  ωb rd − vt v 100% = 1 − t ωb rd  ωb rd λk = − (1.20)  r ωb rl 100% = 1 − l ωb rd  rd  ÷100%   ÷100%  (1.23) (1.24) 29 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE Không trượt: λk = 0; Trượt quay hoàn toàn: λk = Sự trượt bánh xe chủ động do: - Biến dạng lốp xe theo chiều tiếp tuyến, - Trượt tương đối bề mặt lốp đường Hình 1.30 Quan hệ độ trượt hệ số lực kéo 30 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.5.2 Bánh xe chịu mô men phanh s > nπrd Độ trượt: vb > ωbrd  vl vt − vl λp = 100% = 1 − vt  vt Trượt lết  ÷100%  (1.25) Tương tự trường hợp bánh xe chủ động  ÷100%   ωb rd   rd  λ p = 1 − ÷100% =  − ÷100% rl   ωb rl   λp =  ωr vt − ωb rd 100% = 1 − b d vt vt  (1.26) (1.27) Không trượt: λp = 0; Trượt lết hoàn toàn: λp = Sự trượt bánh chịu mô men phanh do: - Biến dạng lốp xe theo chiều tiếp tuyến, - Trượt tương đối bề mặt lốp đường 31 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE Hình 1.31 Quan hệ độ trượt hệ số lực phanh loại đường khác 32 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.6 VẤN ĐỀ BÁM CỦA BÁNH XE VÀ VỚI MẶT ĐƯỜNG 1.6.1 Khả bám Khả bám khả giữ cho bánh xe không bị trượt có mô men xoắn tác dụng vào bánh xe Bánh xe chủ động: Mk → trượt quay Bánh xe phanh: Mp → trượt lết Khả bám phụ thuộc: vật liệu lốp, cấu tạo hoa văn tình trạng lốp, vật liệu đường tình trạng mặt đường, Fx = 1.6.2 Lực bám M rb (1.29) M tăng, → Fx tăng; tăng đến giá trị định; Hình 1.32 Nếu M tăng → bánh xe trượt → Fx → Fxmax Fxmax → Lực bám → ký hiệu Fφ Lực bám → Lực tương tác bánh xe - mặt đường → Ma sát Truyền lực kiểu bánh Fkmax; Fpmax → lực bám 33 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.6.3 Hệ số bám: Hệ số không thứ nguyên, ký hiệu φ ϕ= Fϕ Fz = Fϕ (1.30) Gb Fϕ = ϕ Fz = ϕ Gb (1.31) Bảng 1.5 Đường φ Nhựa, bê tông Đường φ Đường đất - Khô, - Ướt 0,7 ÷ 0,8 0,35 ÷ 0,45 - Pha sét, khô - Ướt Đường φ Đường cát 0,5 ÷ 0,6 - Khô 0,2 ÷ 0,3 0,2 ÷ 0,4 - Ướt 0,4 ÷ 0,5 1.6.4 Trọng lượng bám Trọng lượng xe phân bố lên bánh xe có mô men (cộng với trọng lượng bánh xe) gọi trọng lượng bám ký hiệu G φ Fφ = φGφ (1.32) 34 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.6.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám Hình 1.33 Hình 1.34 Tải trọng, trạng thái mặt đường Vận tốc xe, trạng thái mặt đường 35 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE Hình 1.35 Hình 1.36 Áp suất lốp, trạng thái mặt đường Độ trượt 36 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.7 BÁNH XE CHỊU LỰC NGANG 1.7.1 Góc trượt ngang δ Hình 1.37 B/xe đ/hồi chịu lực ngang 37 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.7.2 Đặc tính góc lốp Cδ = ∂F y ∂δ (1.33) Hình 1.38 Đặc tính góc lốp 38 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE BÀI TẬP Tính r0 rb cho lốp có ký hiệu sau đây: 6.00 – 14; 235/55R18; 8.25 – 16; 215/45R17, biết lốp áp suất thấp Tính bán kính lăn độ trượt bánh xe, nêu nhận xét xe tình trạng chuyển động xe trường hợp sau: a Xe lắp lốp loại 8.25 – 16, v = 22 km/h, hai bánh trước có nb =150 v/ph, bánh sau phải trái có số nb 195 v/ph 212 v/ph b Xe lắp lốp loại 215/45R17, v = 40 km/h, hai bánh sau có nb = 365 v/ph, bánh trước phải trái có nb 210 v/ph 220 v/ph Tính rl bánh xe trường hợp sau: a λk = 25%, rd = 0,32 m; b λp = 50%, rd = 0,45 m.  Tính độ trượt bánh xe trường hợp sau: a Xe tăng tốc, v = 18 km/h, hai bánh trước có nb = 95 v/ph, bánh sau phải trái nb = 130 v/ph 145 v/ph, rd = 0,5 m b Xe phanh, v = 10 km/h, hai bánh sau nb = 0, bánh trước phải trái có nb = 30 v/ph 45 v/ph, rd = 0,32 m c Xe qua quãng đường lầy lội với v = km/h, hai bánh trước có nb = 37 v/ph, bánh sau phải trái có nb = 150 v/ph 120 v/ph, rd = 0,5 m 39 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE Tính độ trượt bánh xe trường hợp sau: a Xe tăng tốc, thời điểm vận tốc 18 km/h, hai bánh trước có số vòng quay 95 v/ph, bánh sau bên phải bên trái có số vòng quay 130 v/ph 145 v/ph, bán kính động lực học bánh xe 0,5 m b Xe phanh, thời điểm vận tốc 10 km/h, hai bánh sau có số vòng quay = 0, bánh trước bên phải bên trái có số vòng quay 30 v/ph 45 v/ph, bán kính động lực học bánh xe 0,32 m c Xe qua quãng đường lầy lội với vận tốc km/h, hai bánh trước có số vòng quay 37 v/ph, bánh sau phải trái có số vòng quay 150 v/ph 120 v/ph, bán kính động lực học bánh xe 0,5 m   40 ...CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.1 XE 1.1.1 Mở đầu - Tiếng Việt: XE: phương tiện vận chuyển mặt đất (rất chung): xe trượt, xe cút kít, xe bò, xe cải tiến, xe đạp, xe máy, xe ô tô, xe hỏa,… - Xe đời... Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.1.2 Bánh xe xe có bánh G Hình 1.4 Trượt Hình 1.6 Bánh xe P1 G P2 Hình 1.5 Lăn Hình 1.6 Xe có bánh CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE Fk Fb Gb r G Fz Hình... thông qua khung xe → Pb lên trục bánh xe → Mô men Mb = Fbr Mb làm cho bánh xe quay → xe chuyển động CHƯƠNG 1: XE VÀ BÁNH XE 1.1.3 Xe tự hành 1764 - động nước: Jemes Wat 1769 - ô tô Hình 1.9 Ô