Lý thuyết oto máy kéo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BỘ MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ & MÁY ĐỘNG LỰC - BÀI GIẢNG PHÁT CHO SINH VIÊN (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Theo chương trình 150 TC Sử dụng cho năm học 2013- 2014 Tên giảng: Ô tô – máy kéo Số tín chỉ: Thái Nguyên, năm 2013 Nguyễn Kim Bình - Nguyễn Khắc Tuân BÀI GIẢNG PHÁT CHO SINH VIÊN (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Theo chương trình 150 TC Sử dụng cho năm học 2013 - 2014 Tên giảng: Ô tô – máy kéo Số tín chỉ: Thái Nguyên, ngày 28 tháng 08 năm 2013 Trưởng môn (ký ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Khắc Tuân ÔN LÝ THUYẾT Ô TÔ Tài liệu Tuần Hình thức học tập, học tham khảo Nội dung thứ CHƯƠNG I: LỰC VÀ Ô EN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ - MÁY KÉO 1.1 Đường đặc tính tốc độ động Gi ng 1.1.1 Đường đặc tính động xăng 1.1.2 Đường đặc tính tốc độ động điêzen 1.1.3 Xây dựng đường đặc tính theo công thức Lây Đéc man 1.2 Lực kéo tiếp tuyến ô tô, máy kéo Gi ng 1.2.1 Tỉ số truyền hệ thống truyền lực 1.2.2 Hiệu suất hệ thống truyền lực 1.2.3 Mô men xoắn bánh xe chủ động lực kéo tiếp tuyến 1.3 Lực bám bánh xe chủ động hệ số bám 1.3.1 Khái niệm Gi ng 1.3.2 Các yếu tố nh hưởng đến hệ số bám 1.4 Lực cản chuyển động ôtô - máy kéo Sinh viên tự đ c Gi ng 1.4.1 Sơ đồ lực mô men tác dụng lên ôtô - máy kéo 1.4.2 Lực c n lăn 1.4.3 Lực c n lên dốc 1.4.4 Lực c n không khí 1.4.5 Lực quán tính ôtô - máy kéo 1.4.6 Lực c n moóc kéo 1.4.7 Điều kiện ôtô - máy kéo chuyển động CHƯƠNG II:ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA Ô TÔ - MÁY KÉO 2.1 Khái niệm loại bán kính bánh xe, ký hiệu Gi ng lốp 2.1.1 Các loại bán kính bánh xe Sinh viên tự đ c 2.1.2 Ký hiệu lốp 2.2 Các phản lực đường tác dụng lên bánh xe Gi ng 2.2.1 Sự lăn bánh xe lực ngang tác dụng 2.2.2 Sự lăn bánh xe có lực ngang tác dụng 2.3 Xác định phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc Gi ng 2.3.1 Trường hợp tổng quát 2.3.2 Trường hợp xe chuyển động ổn định đường nằm ngang, không kéo moóc 2.3.3 Trường hợp xe đứng yên đường nằm ngang 2.4 Hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe ô tô máy kéo 2.5 Xác định phản lực pháp tuyến đất tác dụng lên bánh xe máy kéo làm việc với nông cụ mặt phẳng dọc Gi ng Sinh viên tự đ c 2.5.1 Nông cụ treo nằm vị trí vận chuyển 2.5.2 Nông cụ treo nằm vị trí làm việc 2.6 Xác định phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng ngang Gi ng 2.6.1 Trường hợp tổng quát 2.6.2 Trường hợp xe đứng yên dốc nghiêng ngang, không kéo moóc 2.7 Động lực học máy kéo xích 2.7.1 Các ngoại lực tác dụng lên máy kéo xích 2.7.2 Xác định vị trí tâm áp lực máy kéo xích 2.7.3 Sự phân bổ ph n lực pháp tuyến lên chiều dài bề mặt tựa xích Sinh viên tự đ c Thảo luận chương Mục đích phương pháp xây dựng đường đặc tính theo công thức Lây Đéc man Lực kéo tiếp tuyến lực bám ô tô, máy kéo S chia nhóm chu n bị hương pháp xác định ph n lực th ng góc báo cáo đường tác dụng lên bánh xe ận dụng tính trư c l p, mặt ph ng d c mặt ph ng ngang nhóm ph n biện G kết luận CHƯƠNG III: TÍNH SỨC KÉO CỦA ÔTÔ Gi ng 3.1 Cân lực kéo ô tô 3.1.1 hương trình cân lực kéo 3.1.2 Đồ thị cân lực kéo 3.2 Sự cân công suất ôtô Gi ng 3.2.1 hương trình cân công suất 3.2.2 Đồ thị cân công suất 3.2.3 Mức độ sử dụng công suất động 3.3 Nhân tố động lực học ô tô Gi ng 3.3.1 Nhân tố động lực h c 3.3.2 Đồ thị nhân tố động lực h c 3.3.3 Gi i hạn đồ thị nhân tố động lực h c 3.3.4 Nhân tố động lực h c ô tô t i tr ng thay đổi Gi ng 3.4 Sự tăng tốc ô tô 3.4.1 Xác định gia tốc ô tô 3.4.2 Xác định thời gian quãng đường tăng tốc ô tô Gi ng 3.5 Tính toán sức kéo ô tô 3.5.1 Các loại thông số 3.5.2 Trình tự tính toán sức kéo ô tô í dụ CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA 4.1 Cân công suất máy kéo 4.1.1 hương trình cân công suất máy ÁY KÉO kéo 4.1.2 Đồ thị cân công suất 4.2 Chọn tỷ số truyền hệ thống truyền lực máy kéo 4.2.1 Ch n tỷ số truyền nhóm số truyền làm việc chủ yếu máy kéo theo cấp số nhân 4.2.2 Ch n tỷ số truyền nhóm số truyền làm việc chủ yếu máy kéo theo cấp số cộng Thảo luận chương Cân lực kéo ô tô ng dụng Sự cân công suất ôtô ng dụng S chia nhóm chu n bị báo cáo trư c l p, Nhân tố động lực h c ô tô ng dụng nhóm ph n biện G kết luận KIỂM TRA GIỮA HỌC KỲ CHƯƠNG V: PHANH ÔTÔ - MÁY KÉO 5.1 Giới thiệu chung Gi ng 5.2 Lực tác dụng lên ôtô - máy kéo phanh Gi ng 5.3 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu Gi ng 5.4 Các tiêu đánh giá chất lượng trình phanh Gi ng 5.4.1 Gia tốc chậm dần phanh 5.4.2 Thời gian phanh 5.2.3 Quãng đường phanh 5.2.4 Lực phanh lực phanh riêng 5.5 Điều hoà lực phanh Phanh không mở ly hợp 5.5.1 Điều hoà lực phanh 10 5.5.2 ấn đề chống hãm cứng bánh xe phanh 5.5 Gi n đồ phanh tiêu phanh thực tế 5.5 hanh không mở ly hợp Gi ng CHƯƠNG VI: TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ - MÁY KÉO 6.1 Tính ổn định dọc ô tô - máy kéo bánh Gi ng 6.1.1 Tính ổn định d c tĩnh 6.1.2 Tính ổn định d c động 6.2 Tính ổn định ngang ô tô - máy kéo bánh 11 Gi ng 6.2.1 Tính ổn định ngang ô tô - máy kéo chuyển động đường nghiêng theo phương ngang 6.2.2 Tính ổn định động ô tô - máy kéo bánh chuyển động quay vòng đường nghiêng ngang CHƯƠNG VII: TÍNH NĂNG DẪN HƯỚNG CỦA Ô TÔ, 7.1 Động học động lực học quay vòng ô tô, máy kéo ÁY KÉO Gi ng 7.1.1 Điều kiện quay vòng ô tô 12 7.1.2 Động h c quay vòng ô tô, máy kéo bánh cứng 7.1.3 Gia tốc tr ng tâm ô tô quay vòng 7.1.4 Lực mô men tác dụng lên ô tô quay vòng 7.2 Ảnh hưởng độ đàn hồi lốp tới tính quay vòng ô tô, máy kéo Gi ng 7.2.1 Sự đàn hồi lốp xe 7.2.2 nh hưởng đàn hồi lốp đến quay vòng xe 7.2.3 Tính chuyển hư ng ô tô 13 7.3 Tính ổn định bánh xe dẫn hướng Gi ng 7.3.1 Tính ổn định bánh xe dẫn hư ng nhờ độ nghiêng ngang trụ đứng cam quay 7.3.2 Tính ổn định bánh xe dẫn hư ng nhờ độ nghiêng d c trụ đứng cam quay 7.3.3 Tính ổn định bánh xe dẫn hư ng nhờ độ đàn hồi lốp theo hư ng ngang 7.4 Góc doãng độ chụm bánh xe Sinh viên tự đ c 7.4.1 Góc doãng bánh xe dẫn hư ng 7.4.2 Góc chụm bánh xe dẫn hư ng CHƯƠNG III: DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ, 8.1 Tính êm dịu chuyển động ô tô, máy kéo ÁY KÉO Sinh viên tự đ c 8.1.1 Tần số dao động thích hợp 8.1.2 Giá trị gia tốc tần số va đập thích hợp 8.1.3 Dựa vào gia tốc dao động thời gian tác động 8.2 Sơ đồ dao động tương đương ô tô, máy kéo Gi ng 8.2.1 Khái niệm khối lượng treo khối lượng không treo 14 8.2.2 Sơ đồ hoá hệ thống treo 8.2.3 Sơ đồ dao động tương đương 8.3 Phương trình dao động ô tô Gi ng 8.3.1 hương trình dao động ô tô không tính đến lực c n 8.3.2 hương trình dao động ô tô có tính đến thành phần c n Sinh viên 8.4 Dao động cầu dẫn hướng tự đ c 8.4.1 Đặc điểm hệ thống động lực h c - cầu dẫn hư ng 8.4.2 Dao động bánh xe dẫn hư ng Thảo luận chương 5, 6, 7, Điều kiện đ m b o phanh tối ưu ận dụng thực tế 15 S chia nhóm Các tiêu đánh giá chất lượng trình chu n bị phanh báo cáo Điều hoà lực phanh chống hãm cứng bánh xe trư c l p, nhóm phanh B n chất tính ổn định ô tô - máy kéo bánh ph n biện ận dụng G kết Động h c quay vòng ô tô, máy kéo bánh cứng Lực mô men tác dụng lên ô tô quay vòng hương trình dao động ô tô có tính đến thành phần c n luận Điểm nối v i cầu Điểm nối v i khung K Hình 70 Sơ đồ dao động tương đương hệ thống treo cl Điểm nối v i cầu Sơ đồ dao động tương đương Ta mô hình hoá hệ thống dao động ô tô hai cầu hình vẽ Hình 71: Sơ đồ dao động tương đương ô tô M - khối lượng treo toàn xe M1 , M2 - khối lượng treo phân cầu trư c cầu sau m1 , m2 - khối lượng không treo phân cầu trư c cầu sau C1 , C2 - hệ số cứng thành phần đàn hồi hệ thống treo trư c sau 120 K1 , K2 - hệ số c n thành phần c n hệ thống treo trư c sau C'1 , C'2 - hệ số cứng lốp trư c lốp sau a , b - toạ độ tr ng tâm phần khối lượng treo L - chiều dài sở xe §30 HƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ – MÁY KÉO Để đơn gi n cho tính toán ta lập sơ đồ dao động đơn gi n ô tô Ta gi thiết: - Không kể đến lực kích động độ mấp mô đường gây xe chuyển động - Không kể đến khối lượng không treo - Không kể đến lực c n phận c n B1 T A' M.z'' z1 A B' z2 z A1  B c1 z1 c2 z2 b a L Hình 72 Sơ đồ dao động đơn giản ô tô i gi thiết dao động ô tô đựơc coi dao động AB đặt hai gối tựa đàn hồi tương ứng v i tâm cầu trư c sau Hệ số cứng thu g n hệ thống treo lốp ký hiệu C1 C2 Khối lượng treo M tập trung tr ng tâm T cách cầu trư c a cách cầu sau b 121 Khi có lực kích thích, AB chuyển động t i vị trí m i A1B1 Chuyển động AB t i vị trí m i phân tích thành hai thành phần chuyển động: - Chuyển động tịnh tiến từ AB t i A'B' v i đoạn dịch chuyển z dư i tác dụng lực quán tính M z - Chuyển động quay góc  quanh trục Y qua tr ng tâm T làm cho A'B' t i A1B1 Theo sơ đồ tính toán ta tính dịch chuyển sau: + Dịch chuyển z1 , z2 điểm A, B theo phương th ng đứng: z1 = z - a tg z - a. z2 = z + b tg z + b. (VIII.2) + Chuyển động th ng đứng chuyển động quay khối lượng đươc treo M biểu thị hệ phương trình sau: M z  C1.z1  C2 z2  M    C1.z1.a  C2 z2 b đó: d 2z  z ; dt (VIII.3) d 2   dt (VIII.4)  - bán kính quán tính khối lượng treo đối v i trục Y qua tr ng tâm T Đạo hàm hai lần phương trình III.2 theo thời gian ta có: z1  z  a.   z2  z  b. (VIII.5) Từ hệ phương trình III.3 ta có giá trị sau:  (C1.z1  C2 z )  M     ( C z a  C z b ) 1 2  M  z   (VIII.6) Thay giá trị z  biểu thức ( III.6) vào hệ phương trình ( III.5) ta có: 122 a  (C1.z1  C2 z )  (C1.z1.a  C2 z b)  M M    b z2   (C1.z1  C2 z )  (C1.z1.a  C2 z b)  M M  z1   Sau biến đổi hai công thức rút g n ta có hệ phương trình:  )    2   b2 ab M z2  C2 z2 (1  )  C1.z1.(1  )  0    M z1  C1.z1.(1  a2 )  C2 z2 (1  ab (VIII.7) Nếu ta đem thay giá trị z2 từ phương trình thứ hai vào phương trình thứ thay giá trị z1 từ phương trình thứ vào phương trình thứ hai hệ III.7 biến đổi rút g n ta hệ phương trình sau:  z     b2 M (   b )   2 C L ab   z2  z  z  0 2  a M (   a )  z1  ab   z2  C1 L2 (VIII.8) Từ hệ phương trình III.8 ta thấy dao động hai vị trí A, B tương ứng v i dao động hai khối treo phân bố cầu trư c cầu sau có nh hưởng lẫn nhau, nghĩa trình chuyển động, nguyên nhân làm xuất dao động cầu trư c gây dao động cầu sau ngược lại Để đặc trưng cho nh hưởng qua lại hai cầu, người ta đưa khái niệm hệ số liên kết: ab       b2   ab    2    a  1  (VIII.9) Trong trường hợp 1 = 2 = (ab = 2) x y dao động độc lập Trong thực tế điều không x y mà dao động cầu xe luôn có mối quan hệ v i nhau, nghĩa 12 (ab 2) Trong trường hợp bán kính quán tính tính theo biểu thức sau: 2 = a b  (VIII.10)  - hệ số phân bố khối lượng 123 Ô tô có  = 0,8  1,2 Hệ số  có nh hưởng l n đến dao động xe Khi  = hay ab = 2 dao động cầu xe độc lập v i Tần số dao động riêng phần khối lượng treo phân cầu trư c sau tính theo biểu thức sau:   M (   b )   C L2  2  2  M (   a )  12  C1 L2 (VIII.11) đây: 1 - tần số dao động đặc trưng cho dao động khối lượng treo điểm A điểm B cố định 2 - tần số dao động đặc trưng cho dao động khối lượng treo điểm B (cầu sau) điểm A (cầu trư c) cố định Nếu ta thay biểu thức III.9, III.11 vào hệ III.8 ta có hệ phương trình sau: z1  1z2  12 z1    z2   z1   22 z  0 (VIII.12) Hệ phương trình III.12 có nghiệm tổng quát sau: z1  A.sin 1t  B sin  2t   z  C.sin 1t  D sin  2t  Trong đó: 1, 2 - tần số dao động liên kết A, B, C, D - số hương trình đặc trưng hệ phương trình phương có dạng sau: I.12 phương trình trùng 12  22         1.  1. (VIII.13) Gi i phương trình ta biểu thức để tính tần số dao động liên kết: 12,  2(1  1  )  (12   22 )  (12   22 )  41  212 22 124  (VIII.14) Biểu thức I.14 cho thấy dao động ô tô dao động phức tạp gồm hai dao động điều hoà có tần số dao động 1 2 Tần số dao động liên kết ô tô phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trư c hết phụ thuộc vào thông số kết cấu ô tô khối lượng treo, toạ độ tr ng tâm phần treo, bán kính quán tính phần treo, độ cứng hệ thống treo, Trường hợp đặc biệt, 1 = 2 = dao động hai cầu độc lập v i i sơ đồ dao động hình 44 phương trình dao động ô tô có dạng đơn gi n phương trình trình bày Lúc phương trình dao động cầu trư c ô tô có dạng sau: M1 z1 + C1 z1 = (VIII.15) Tần số dao động riêng tính theo biểu thức: 12  C1 M1 Lúc phương trình III.15 viết lại sau: z1  12 z1  (VIII.16) Nghiệm phương trình III.16 có dạng: z1 = A sin1 t (VIII.17) Như dao động có quy luật theo hàm số sin điều hoà v i chu kỳ dao động T1  2 1  2 M1 C1 (VIII.18) Số lần dao động phút tính sau: n1  300 f t1 (VIII.19) ft1 - độ võng tĩnh hệ thống treo trư c Ô tô du lịch đầy t i ft1 = 20  25 cm Ô tô vận t i ft1 =  12 cm Ô tô khách ft1 = 11  15 cm Tương tự ta viết phương trình đối v i cầu sau, xem cầu trư c cố định Khi ta tính đến thành phần c n hệ thống treo ta có sơ đồ tính toán biểu diễn hình *** Khi phương trình dao động có dạng: 125 M1z1  K1 z1  C1 z1  VIII.20 Ta đặt: K1 C  2h1  12 M1 M1 Khi phương trình III.20 có dạng: z1  2h1 z1   z1  VIII.21 đây: h – hệ số tắt chấn động A z M1 M1 z1 Hình 73 Sơ đồ dao động tự tắt dần ô tô K1z1 C1z1 Để gi i phương trình ta đưa hệ s tỷ lệ tắt chấn động 1 1  h1 VIII.22 1 Khi nghiệm phương trình III.21 có dạng: 1,  h1  h12  12 VIII.23 Có thể có trường hợp x y ra: * Trường hợp Ta đặt h1>1 hay 1> 12  h12  12 VIII.24 1 – tần số dao động xe có phận c n cầu trư c; 1 – tần số dao động riêng cầu trư c Nghiệm phương trình dao động III.21 có dạng: 126 z1  A.e h1.t sh(1.t  0 ) VIII.25 Trong trường hợp dao động dập tắt theo quy luật hình sin hypecbol, tức dập tắt đột ngột, nguy hiểm, cần tránh h1 = 1 hay 1 = * Trường hợp Nghiệm phương trình đặc tính nghiệm kép nghiệm phương trình dao động có dạng: z1  e h1.t ( A1  A2 t ) VIII.26 Quá trình dập tắt dao động theo quy luật hình sin hypécbol, nên cần tránh trình thiết kế * Trường hợp h1