Đang tải... (xem toàn văn)
Tiếng Việt: XE: một phương tiện vận chuyển trên mặt đất (rất chung): xe trượt, xe cút kít, xe bò, xe cải tiến, xe đạp, xe máy, xe ô tô, xe hỏa,… Xe ra đời là do nhu cầu vận chuyển của con người Sơ lược về sự ra đời và phát triển của lốp xe 1839: Công nghệ lưu hóa cao su: Charles Goodyear, 1845: Lốp hơi đầu tiên: Robert Willam Thompson, (một vài ống cao su mỏng được bơm hơi vào, bên ngoài phủ một lớp da) 1888: John Boyd Dunlop đăng ký phát minh lốp hơi cho xe đạp, 1893: Cty lốp Dunlop (The Dunlop Pneumatic and Tyre Co.) ra đời ở Hanau 1895: André và Edoard Michelin sản xuất lốp hơi cho xe Feugeot chạy thử nghiệm hành trình Paris – Bordeaux – Paris (720 dặm ≈ 1158 km), xe bị xẹp lốp 50 lần và phải thay mất 22 bộ săm, 1899: châu Âu: chế tạo được lốp bền hơn (khoảng 500 km), 1904: cho các 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 ở mép lốp, 1943: lốp không săm được đăng ký bản quyền ở châu Âu, 1946: lốp hướng kính (radian) ra đời
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 - tơ Hình 1.9 Ơ tơ 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 Ơ tơ auto-mobile авто-мобиль tự - di chuyển tự - di chuyển ô tô ? Ơ tơ: 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 Ơ tơ - 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 sốt 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 khơng 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 vng góc, mành chéo - Lớp đệm: nằm lớp mành bề mặt lốp - Lớp cao su: cùng: tiếp xúc với mặt đường 10 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ô TÔ 6.4 LẬP MƠ HÌNH MƠ TẢ DAO ĐỘNG Ơ TƠ 6.4.1 Khái niệm Mơ hình dao động xe hiểu sơ đồ quy ước mô tả dao động xe phận xe mơ tả cho từ lập hệ phương trình vi phân mơ tả dao động Một số khái niệm xây dựng mơ hình: - Ơ tơ → hệ nhiều vật → gắn với → liên kết → mô tả vật liên kết, - Vật: đặc trưng: m, Ix, Iy, Iz, toạ độ: x, y, z φx, φy, φz (quay), - Số bậc tự do: số toạ độ đủ để xác định vị trí hệ thời điểm khảo sát Các vật tơ: vật chính: - Khối lượng treo ma Mô tả - Khối lượng không treo m Khi cần khảo sát chi tiết hơn, ma → chia nhỏ Các liên kết: - Hệ thống treo, - Bánh xe, Mô tả Và đệm 168 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ 6.4.2 Mơ tả vật liên kết ô tô a Khối lượng treo: Chất điểm, thanh, Chất điểm: đặc trưng: ma; tọa độ: z (hình 6.8) → mơ hình 1/4 Hình 6.8 Hình 6.9 Tấm: đặc trưng: ma, Iy; tọa độ: z, φy (hình 6.9) → mơ hình phẳng (1/2) 169 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ Tấm: đặc trưng: ma, Ix, Iy tọa độ: z, φy, φy (hình 6.9) → mơ hình kh/gian Hình 6.10 b Khối lượng khơng treo: Hình 6.11 Hình 6.12 Chất điểm: đặc trưng: m; tọa độ: ξ (hình 6.11) → mơ hình 1/4; 1/2, KG Tấm: đặc trưng: m, Ix; tọa độ: ξ, φx (hình 6.12) → mơ hình KG 170 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ô TÔ c Các liên kết - Hệ thống treo Hình 6.13 Hình 6.14 - Lốp xe - Các liên kết khác 171 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ 6.4.3 Xây dựng mơ hình dao động a Mơ hình đơn giản khối lượng (hình 6.15, 6.16) Hình 6.15 Hình 6.17 Hình 6.16 b Mơ hình 1/4 (hình 6.17) 172 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ c Mơ hình phẳng Hình 6.18 173 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ d Mơ hình khơng gian Hình 6.19 174 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ 6.4.4 Lập hệ phương trình vi phân mơ tả dao động a Phương pháp xây dựng phương trình Mơ hình dao động → (hệ) phương trình vi phân → Phương pháp: - Phương trình Lagrăng loại 2; - Tách vật → đặt lực → cân lực theo nguyên lý Đalambe Nguyên lý Đalambe: Tại thời điểm tác dụng: ( ) qt qt qt F1 , F2 , FN , F1 , F2 , FN ≡ (6.21) b Xây dựng phương trình vi phân Mơ hình khối lượng Mơ hình 6.15: Tách vật, đặt lực hình 6.20 & Fqt = mz& ; FC = C ( h − z ) &= → mz& &+ Cz = Ch FC − Fqt = C ( h − z ) − mz& Nếu h = 0: &+ Cz = mz& (6.22) Hình 6.20 (6.23) 175 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ Mơ hình 6.16: Tách vật, đặt lực hình 6.21 ( ) & Fqt = mz& ; FC = C ( h − z ) ; FK = K h&− z& ( ) &= FC + FK − Fqt = C ( h − z ) + K h&− z& − mz& &+ Kz&+ Cz = Kh&+ Ch mz& Khi h = 0: (6.24) &+ Kz&+ Cz = mz& Hình 6.21 (6.25) Mơ hình 1/4 (hình 6.17): Tách vật, đặt lực Khối lượng treo ma: hình 6.22: ( ) &= = C ( ξ − z ) + K ( ξ&− z&) − mz& & Fqt = mz& ; FC = C ( ξ − z ) ; FK = K ξ&− z& FC + FK − Fqt ( ) &+ K z&− ξ& + C ( z − ξ ) = mz& (6.26) Hình 6.22 176 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ Khối lượng treo ma: hình 6.23: ( ) & Fqt = mz& ; FC = C ( ξ − z ) ; FK = K ξ&− z& F = C ( h − ξ ) ; F = K h&− ξ& CL L K L ( ) FCL + FKL − Fqtm − FC − FK = &− C ( ξ − z ) − K ( ξ&− z&) = CL ( h − ξ ) + K L ( h&− ξ&) − mξ& &+ ( K + K ) ξ&− Kz&− Cz + ( C + C ) ξ = K h&+ C h mξ& L L L L Từ 6.26 6.27 ( Hình 6.23 (6.27) ) &+ K z&− ξ& + C ( z − ξ ) = mz& &+ ( K + K ) ξ&− Kz&− Cz + ( C + C ) ξ = K h&+ C h mξ& L L L L ( ) (6.28) &+ K z&− ξ& + C ( z − ξ ) = mz& Khi h = 0: &+ ( K + K ) ξ&− Kz&− Cz + ( C + C ) ξ = mξ& L L 177 (6.29) CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ô TÔ Mơ hình 1/2 (hình 6.18) Tách vật, đặt lực: Khối lượng treo (hình 6.24) & Fqtma = ma & z& ; M qt = I ϕ& FC1 = ( ξ1 − z + aϕ ) C1 ; FC = ( ξ − z − bϕ ) C2 ( ) = ( ξ& − z&− bϕ&) K &+ aϕ& K1 ; FK = ξ& 1−z FK 2 Hình 6.24 FC1 + FK + FC + FK − Fqtma = ( FC + FK ) b − ( FC1 + FK ) a − M qt = & & &+ ( K1 + K ) z&− K1ξ& mz& − K 2ξ − ( aK1 − bK ) ϕ + ( C1 + C2 ) z − C1ξ1 − C2ξ − ( aC1 − bC2 ) ϕ = 2 & &− ( aK1 − bK ) z&+ aK1ξ& & I ϕ& − bK 2ξ + ( a K1 + b K ) ϕ − ( aC1 − bC2 ) z + aC1ξ1 − bC2ξ + ( a C1 + b C2 ) ϕ = 2 178 (6.30) (6.31) CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ô TÔ Khối lượng khơng treo trước (hình 6.25) ( ) &; F = ( h − ξ ) C ; F = h&− ξ& K Fqtm1 = m1ξ& CL1 1 L1 KL1 1 L1 FCL1 + FKL1 − Fqtm1 − FC1 − FK = &− K z&+ ( K + K ) ξ&+ aK ϕ&− C z + mξ& 1 L1 1 ( C + C ) ξ + aC ϕ = K h&+ C h L1 1 L1 (6.32) L1 Hình 6.25 Làm tương tự khối lượng không treo sau: &− K z&+ ( K + K ) ξ& − bK ϕ&− C z + ( C + C ) ξ − bC ϕ = K h& + C h m2ξ& 2 L2 2 2 L2 2 L2 L2 (6.33) Hệ phương trình 6.30, 6.31, 6.32, 6.33 hệ phương trình vi phân mơ tả dao động mơ hình 1/2 (hình 6.18) 179 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ơ TƠ 6.4.5 Khảo sát dao động tơ a Khảo sát dao động mơ hình hình 6.15 với h = &+ Cz = mz& Xét phương trình 6.23: & z&+ ω z = λ1,2 = ±iω Nghiệm 6.35: λ + ω = (6.35) z = C1 cos ωt + C2 sin ωt Phương trình đặc trưng: (6.34) Nghiệm 6.34: t = : z (0) = z0 ; z&(0) = z&0 z = A sin ( ωt + α ) C1, C2: số → điều kiện đầu: Thay C1 = Asinα; C2 = Acosα vào 6.36 C = ω2 m Chia vế cho m đặt: (6.36) (6.37) (6.38) Dao động điều hoà với tần số góc ω: ω = 2πf (rad/s) ω2 = C → C = mω m Xác định C có m ω Độ võng tĩnh ft: biến dạng thẳng đứng hệ thống treo chịu tải trọng tĩnh ft = mg mg g = = C mω ω Thay vào 6.39; xấp xỉ: 2π ≈ 6; g ≈ 10: (6.39) n: số lần dao động/phút: n = 60 f → ω = 302 f t = ( m) n 180 (6.40) 2π n 60 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ô TÔ b Khảo sát dao động mơ hình hình 6.15 với h = &+ Kz&+ Cz = mz& C K & & & z + δ z + ω = ω0 ; = 2δ 0z =0 m m λ + 2δλ + ω02 = Xét phương trình 6.23: Chia vế cho m đặt: Phương trình đặc trưng: Nghiệm 6.42: λ1,2 = −δ ± δ − ω02 K < Cm Khi δ < ω Nghiệm 6.41: λ1,2 = −δ mi ω02 − δ Hệ số dập tắt chấn động: (6.44) ; độ tắt dần phụ thuộc δ → phụ thuộc K K lớn → tắt dần nhanh, K lớn → hệ thống treo “cứng” Khi δ > ω nghiệm phức ω = ω02 − δ (6.43) z = Ae −δ t sin ( ωt + α ) -δt (6.42) trường hợp z = e −δ t ( C1 cos ωt − C2 sin ωt ) Dao động tắt dần có biên độ Ae (6.41) K > Cm ψ= K Cm z = e −δ t ( At + B ) Không d/đ ψ < 1: dao động (6.45) ψ > 1: không dao động 181 CHƯƠNG DAO ĐỘNG Ô TÔ 182