Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô, số lƣợng ô tô lƣu hành trên thế giới ngày càng tăng, nên thế việc sử dụng nhiên liệu trên thế giới ngày càng nhiều, làm cho lƣợng dầu mỏ trong tự nhiên ngày càng cạn kiệt. Vì thế đây cũng là vấn đề đặt ra cho các nhà thiết kế ô tô, sản xuất ra những chiếc ô tô có mức tiêu thụ nhiên liệu kinh tế nhất. Có nhiều biện pháp để giảm lƣợng nhiên liệu tiêu thụ trên ô tô nhƣ thiết kế ra những động cơ có lƣợng tiêu hao nhiên liệu thấp, động cơ sử dụng các nguồn năng lƣợng khác nhau và thiết kế ra những chiếc ô tô có hình dáng thích hợp để có đƣợc hệ số cản gió (Cd) nhỏ nhất.
Xét chung cho trƣờng hợp chuyển động của ô tô ở dạng tổng quát (hình 3.1), tức là khi ô tô chuyển động trên dốc không ổn định (có gia tốc) và có lực cản ở móc kéo.
Trang 28
Các ký hiệu trên hình gồm:
G: trọng lƣợng toàn bộ của ô tô.
Pk: lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động.
Pf1: lực cản lăn ở bánh xe bị động.
Pf2: lực cản lăn ở bánh xe chủ động.
Pω: lực cản không khí.
Pi: lực cản lên dốc.
Pj: lực cản quán tính của ô tô khi chuyển động.
Pm: lực cản ở móc kéo (khi ô tô kéo moóc).
Z1, Z2: phản lực tiếp tuyến của mặt đƣờng tác dụng lên các bánh xe ở cầu
trƣớc và cầu sau.
Mf1: mômen cản lăn ở bánh xe bị động.
Mf2: mômen cản lăn ở bánh xe chủ động.
Khi ô tô chuyển động sẽ có các lực cản sau đây tác động:
a) Lực cản lăn.
b) Lực cản lên dốc.
c) Lực cản không khí (lực khí động).
d) Lực cản quán tính khi chuyển động không ổn định (có gia tốc).
Trang 29
Chú ý: Chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của lực cản không khí đến chuyển động của ô tô (Aerodynamic)
Lực cản không khí Pω
Một vật thể bất kỳ chuyển động trong môi trƣờng không khí sẽ gây nên sự chuyển dịch các phần tử không khí bao quanh nó và gây nên sự ma sát giữa không khí với bề mặt của vật thể đó.
Hình 3.2: Dòng khí tác động lên ô tô
Khi ô tô chuyển động sẽ làm thay đổi áp suất không khí trên bề mặt của nó, dẫn đến việc xuất hiện các dòng xoáy khí ở phần sau của ô tô và gây ra ma sát giữa không khí với bề mặt của chúng, do đó sẽ phát sinh lực cản không khí Pω.
Trang 30 Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng lực cản không khí của ô tô có thể xác định bằng biểu thức sau: C Fv02 P d Trong đó: Cd(Ns2/m4): hệ số cản không khí ρ (kg/m3): mật độ không khí.
F (m2): diện tích cản chính diện của ô tô.
v0 (m/s): Tốc độ tƣơng đối của ô tô và không khí. (Hệ số cản không
khí của ô tô thay đổi trong phạm vi rộng tùy theo dạng khí động của chúng. Ô tô vận tải thường có dạng khí động xấu. Đối với ô tô, nhất là ô tô du lịch có tốc độ chuyển động cao nên lực cản không khí khá lớn)
Bảng 3.1: Các thông số về lực cản không khí ở một số kiểu xe
Loại xe Cd (Ns2/m4) F (m2) W (Ns2/m2) Ô tô du lịch Vỏ kín Vỏ hở Ô tô tải
Ô tô khách (vỏ loại toa tàu) Ô tô đua 0,2 – 0,35 0,4 – 0,5 0,6 – 0,7 0,25 – 0,4 0,13 – 0,15 1,6 – 2,8 1,5 – 2,0 3,0 – 5,0 4,5 – 6,5 1,0 – 1,3 0,3 – 0,9 0,6 – 1,0 1,8 – 3,5 1,0 – 2,6 0,13 – 0,18
Trang 31
PHẦN 3: MÔ PHỎNG VÀ KIỂM NGHIỆM
CHƢƠNG 1: HỆ THỐNG LÁI
Hệ thống lái đƣợc mô phỏng trên casim đƣợc áp dụng khi sử dụng hệ thống treo độc lập hay phụ thuộc cho tất cả bốn bánh xe của 1 chiếc xe có thể đƣợc điều khiển. Phần mềm không áp dụng cho hệ thống lái đối với hệ thống treo dầm xoắn và xe kéo rơ mooc. Hệ thống lái đƣợc xác định bởi thuộc tính của cả hệ thống lái và hệ thống treo. Mô hình hệ thống lái bao gồm các chi tiết đáng kể, trong đó có miêu tả một bộ khung đa kết nối đầy đủ của bánh xe dẫn hƣớng và một hệ thống trợ lực lái. Nó cũng phân biệt giữa cơ cấu lái thanh răng- bánh răng với cơ cấu trục lái bi.
Hệ thống lái bao gồm các hiệu ứng động học và tính biến dạng mềm. Hiệu ứng động học là điều khiển chuyển động chỉ phụ thuộc vào các vị trí của các bộ phận (tay lái hoặc vị trí giá đỡ). Hiệu ứng biến dạng mềm là điều khiển các chuyển động tùy thuộc vào lực và mô-men bên trong hoặc áp dụng cho các hệ thống lái hoặc các bánh xe chạy trên đƣờng. Cả hai đƣợc kết hợp để xác định hƣớng góc lái của từng bánh xe thêm vào đó còn điều khiển các ảnh hƣởng gây ra bởi chuyển động của hệ thống treo
Các thông số để mô tả sự tƣơng tác giữa sự chuyển động của hệ thống treo và góc lái đƣợc chứa trong các màn hình hệ thống treo.