CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
3.3. Nội dung kiến thức của các chương
3.3.6. Chương 6: Dao động ôtô
Chương này trình bày các vấn đề chung về động lực học thẳng đứng của ô tô chủ yếu là dao động thẳng đứng của ô tô, quan hệ giữa dao động ô tô với độ êm dịu chuyển động và an tồn động lực học.
Chương này có các nội dung chính sau đây:
a. Độ êm dịu chuyển động và an toàn động lực học
Chương này chủ yếu cung cấp cho sinh viên một số kiến thức về ảnh hưởng của dao động đến sức khỏe con người, hàng hóa trên xe và các yếu tố lien quan đến an toàn động lực học, đồng thời nêu những thơng số dao động có lien quan đến các vấn đề trên. Cụ thể:
Tần số dao động:
Gia tốc và vận tốc dao động
Kết hợp các thông số: tần số, gia tốc và thời gian dao động Hệ số tải trọng động (Dynamic Load Coefficient)
b. Mặt đường – nguồn chủ yếu gây dao động
Dựa vào hình dạng, kích thước hình học và đặc tính thay đổi của mấp mô mặt đường để chia biên dạng mặt đường thành 3 nhóm với các đặc trưng khác nhau:
- Nhóm 1: Mấp mơ có dạng ngắn, tác dụng của chúng lên các bánh xe mang tính va đập (tác dụng xung).
- Nhóm 2: Mấp mơ có dạng hàm điều hồ (thường là hàm sin). - Nhóm 3: Mấp mơ thay đổi liên tục với hình dạng bất kỳ.
Nội dung tiếp theo trong mục này là mô tả mô tả biên dạng mặt đường theo các nhóm nói trên.
c. Lập mơ hình mơ tả dao động ơ tơ
Mơ hình dao động của xe được hiểu như là một sơ đồ quy ước mô tả dao động của xe trong đó các bộ phận của xe được mơ tả sao cho từ đó có thể lập được hệ phương trình vi phân mơ tả dao động.
Một số khái niệm khi xây dựng mơ hình:
- Ơ tơ được khảo sát như một hệ nhiều vật được gắn với nhau bằng các liên kết. Nhiệm vụ của xây dựng mơ hình là mơ tả các vật và các liên kết đó.
- Vật (vật thể) có các đặc trưng: khối lượng m, mơ men quán tính khối lượng Jx, Jy, Jz, có các toạ độ x, y, z (dịch chuyển) và φx, φy, φz (quay). Vật thể có thể được mơ tả dưới các dạng: chất điểm, thanh, tấm, khối.
- Số bậc tự do: là số toạ độ đủ để xác định vị trí cơ hệ tại mỗi thời điểm khảo sát.
Các vật trên ô tô được phân chia như sau:
- Khối lượng được treo M: là tồn bộ khối lượng của ơ tô nằm trên hệ thống treo bao gồm khung, vỏ, ca bin, thùng, hàng hoá, người,... Trong trường hợp cần khảo sát chi tiết hơn, có thể chia khối lượng được treo thành các vật nhỏ hơn: khung, vỏ, thùng, cabin,...
- Khối lượng không được treo m: là khối lượng nằm dưới hệ thống treo: cầu xe, bánh xe.
Các liên kết gồm có: - Hệ thống treo, - Bánh xe.
Ngoài ra nếu chia nhỏ khối lượng được treo như đã nói ở trên thì giữa các bộ phận này được nối với nhau bằng các liên kết ví dụ các đệm cao su thì các đệm cao su này được coi là các liên kết.
Mô tả các vật và các liên kết trên ô tô - Khối lượng được treo:
- Khối lượng được treo: - Các liên kết
Xây dựng các mơ hình dao động
Sau khi đã mơ tả được các bộ phận trên ô tô ta dễ dàng xây dựng được các mơ hình dao động.
b. Mơ hình phẳng (hình 3.16)
Hình 3.16. Mơ hình phẳng
Mơ hình này nghiên cứu dao động trong mặt phẳng dọc vng góc với mặt đường và đi qua trọng tâm xe. Hai hệ thống treo trái và phải được quy về thành một; hai lốp trái và phải cũng được quy về thành một. Nhấp nhô mặt đường được thể hiện bằng hàm h1 và h2. Mơ hình này cịn được gọi là mơ hình 1/2.
d. Mơ hình 1/4
Mơ hình 1/4 là mơ hình được xây dựng chỉ có một hệ thống treo, một bánh xe và phần khối lượng được treo là khối lượng đặt lên hệ thống treo nghiên cứu. Mơ hình này được xây dựng để nghiên cứu các đặc tính của hệ thống treo.
Mơ hình 1/4 được trình bày trên hình 3.17. Trong đó M là khối lượng được treo, m là khối lượng không được treo; C, K là độ cứng và độ cản
của hệ thống treo, CL, KL là độ cứng và độ cản của lốp; Z là toạ độ của khối lượng được treo, ξ là toạ độ của khối lượng không được treo, h là chiều cao nhấp nhô mặt đường.
Lập hệ phương trình vi phân mơ tả dao động
Từ mơ hình dao động ta phải xây dựng hệ phương trình vi phân mơ tả dao động. Hiện nay người ta dùng 2 phương pháp chủ yếu là nguyên lý Đalambe và phương trình Lagrăng loại 2 để xây dựng phương trình vi phân. Trong phạm vi giáo trình này chúng tơi giới thiệu phương pháp dùng nguyên lý Đalambe. Nguyên lý Dalambe phát biểu như sau: Tại mỗi thời điểm, các lực tác dụng lên các chất điểm của cơ hệ và các lực quán tính của các chất điểm thuộc cơ hệ tao thành hệ lực cân bằng:
F1,F2,...FN,F1qt,F2qt,...FNqt0
Nội dung tiếp theo là cách xây dựng phương trình từ các mơ hình bằng ngun lý Đalambe
Khảo sát dao động ô tô
Phần này thực hiện giải một số bài toán dao động đơn giản để minh chứng cho một số biểu thức dùng trong thiết kế hệ thống treo như:
302 ( ) 2 m n ft hoặc: 3002 ( ) 2 cm n ft CM K 2
3.3.7. Chương 7: Tính năng cơ động của ơ tơ
Tính năng cơ động của ơ tơ được hiểu là khả năng chuyển động của ô tô trong các điều kiện đường xá khác nhau. Khả năng chuyển động không chỉ là chuyển động được mà còn phải chuyển động linh hoạt, dễ dàng. Loại đường xá được đề cập ở đây chủ yếu là nói đến đường xá khó khăn, địa hình phức tạp. Người ta cịn dùng tính việt dã của ơ tơ để chỉ tính năng cơ động cao của ô tô.
- Chất lượng lượng kéo – bám: khả năng kéo, khả năng bám; - Các thơng số hình học của xe;
- Các trang bị phụ: tời, ... Sau đây là các nội dung chính: a. Chất lượng kéo – bám
Chất lượng kéo
Hai yếu tố sau đây thường được dùng để đánh giá chất lượng kéo của ô tô: - Khả năng của xe khắc phục được đường có hệ số cản ψ lớn. Để xe có thể chuyển động được:
Pk ≥ PC hay D ≥ ψ (3.80)
Trong đó: Pk là lực kéo phát ra ở bánh xe; PC là tổng các lực cản của xe; D là nhân tố động lực học của xe.
- Khả năng tăng tốc: Khả năng tăng tốc cũng là một yếu tố quan trọng đánh giá khả năng cơ động của ô tô.
i g D j (3.81)
Trong đó δi là hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay của động cơ và hệ thống truyền lực.
Xe có D càng lớn càng có gia tốc lớn. Khả năng bám
Khả năng bám là một yếu tố quan trọng để đánh giá khả năng cơ động của ô tô. Như ta đã biết lực kéo cực đại trên một bánh xe bị khống chế bởi lực bám Pφ trên bánh xe đó:
Pkmax ≤ Pφ (3.82) Mà: Pφ = Gφφ (3.83) Như vậy lực bám phụ thuộc hệ số bám φ và trọng lượng bám Gφ.
- Hệ số bám φ phụ thuộc chất lượng đường xá và lốp: mấu bám, chiều rộng lốp, áp suất lốp, ...
- Trọng lượng bám Gφ liên quan đến: + Số lượng bánh xe (hoặc cầu) chủ động,
+ Các vấn đề liên quan đến vi sai và bố trí vi sai trên xe. b. Các thơng số hình học của xe
Một số thơng số hình học của xe cũng là yếu tố đánh giá tính năng cơ động của xe. Các thơng số hình học đó là: khoảng sáng gầm xe, bán kính cơ động dọc và ngang, góc thốt trước và sau, bán kính bánh xe...
Khoảng sáng gầm xe
Khoảng sáng gầm xe là khoảng cách giữa mặt đường và điểm thấp nhất của gầm xe. Khoảng sáng gầm xe KS là thông số đặc trưng cho chiều cao của chướng ngại vật mà xe có thể đi qua được. Nếu chiều cao của chướng ngại vật lớn hơn khoảng sáng gầm xe thì xe khơng thể vượt qua được.
Bán kính cơ động dọc và ngang
Bán kính cơ động dọc ρ1 và ngang ρ2 là bán kính các vịng trịn tiếp xúc với các bánh xe và điểm thấp nhất của gầm xe trong mặt phẳng dọc và ngang. Nếu khoảng sáng gầm xe là thông số đặc trưng cho chiều cao của chướng ngại vật mà xe có thể đi qua được thì bán kính cơ động đặc trưng cho chiều dài, chiều rộng và hình dạng của chướng ngại vật mà xe có thể vượt qua được. Nhìn trên hình 3.18 nếu chướng ngại vật có đường kính theo chiều dọc nhỏ hơn ρ1 hoặc bán kính theo chiều ngang nhỏ hơn ρ2 là xe không vượt qua được. Như vậy bán kính cơ động của xe càng nhỏ thì tính năng cơ động càng cao.
Hình 3.18. Bán kính cơ động dọc và ngang
Góc cơ động trước α1 và góc cơ động sau α2 (góc thốt trước và góc thốt
sau)
điểm thấp nhất phía trước (hoặc sau) và tiếp xúc với bánh xe. Các thông số này đặc trưng cho khả năng xe có thể vượt qua được chướng ngại vật lớn như đường hào, gò đống, đặc biệt là cầu phà.
Bán kính bánh xe
Bánh xe là nơi xe tiếp xúc với chướng ngại vật. Bán kính bánh xe cũng là thông số quan trọng ảnh hưởng tới khả năng vượt chướng ngại vật của xe. Ngoài ra tùy thuộc bánh xe là chủ động hay bị động mà khả năng vượt chướng ngại vật của xe cũng khác nhau.
Xét một bánh xe bị động bán kính rb đang vượt chướng ngại vật có chiều cao h như hình 3.19. Bánh xe tiếp xúc với chướng ngại vật tại điểm O. Điều kiện để bánh xe vượt qua chướng ngại vật là:
T(rb – h) ≥ Ga (3.84)
Trong đó G là trọng lượng xe phân bố lên bánh xe; T là lực tác động từ khung xe. Có thể coi rằng:
T = Pk (3.85) Pk là lực kéo và mô men kéo do bánh xe chủ động sinh ra.
Kết hợp 3.84, 3.85 ta có điều kiện để xe có thể vượt được chướng ngại vật: h r a G P b k (3.86)
Nhìn vào cơng thức 3.86 chiều cao h của chướng ngại vật càng lớn, xe càng khó vượt, khi h ≥ rb thì xe khơng thể chuyển động được cho dù lực kéo Pk lớn đến mấy. Mặt khác ta cũng thấy khi rb tăng thì khả năng vượt chướng ngại vật của xe cũng tăng lên.
Trong trường hợp bánh xe chủ động (hình 3.21): Bản thân bánh xe có mơ men kéo Mk, khi đó điều kiện để xe có thể vượt được chướng ngại vật:
Mk ≥ Ga (3.87) Hay: b k r a G P (3.88)
So sánh công thức 3.86 và 3.88 ta thấy nếu chướng ngại vật có hình dạng như hình vẽ 3.21 thì bánh xe chủ động có khả năng vượt chướng ngại vật tốt hơn bánh xe bị động.
Tuy nhiên những điều nói trên đây mới chỉ là điều kiện cần vì ta chưa xét đến khả năng bám của bánh xe tại điểm O là điểm tiếp xúc bánh xe với chướng ngại vật.
Lực bám của bánh xe chủ động tại điểm O được tính như sau:
Pφ = Rφ (3.89)
Kết hợp với công thức 3.86 ta có điều kiện để xe có thể vượt được chướng ngại vật:
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Việc xây dựng nội dung bài giảng môn học theo yêu cầu của người học nhằm đáp ứng các nhu cầu xã hội là rất cần thiết cho bất cứ một loại hình đào tạo nào. Nó giúp cho các trường định hướng được mục tiêu đào tạo, khối lượng kiến thức cần thiết cho mỗi cấp độ đào tạo. Tuy vậy việc xây dựng này phải dựa trên khối kiến thức chung của tồn khố học ứng với mỗi một đối tượng cụ thể. Ở đây, với đối tượng Cử nhân sư phạm công nghệ ô tơ sau khi ra trường có thể trực tiếp giảng dạy tại các cơ sở, các trường có đào tạo nghề, kết hợp với quá trình nghiên cứu chương trình đào tạo tại khoa Cơ khí động lực trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng yên, tác giả đã xây dựng lại chương trình học phần “Lý thuyết ô tô” để giảng dạy đáp ứng được các yêu cầu đề ra và đạt được các kết quả sau:
Thay đổi chương trình học phần “Lý thuyết ơ tơ” cho phù hợp với kiến thức hiện nay nhằm tạo ra cách tiếp cận mới, có tính logic cao cho hệ cử nhân sư phạm kỹ thuật công nghệ ô tô. Cụ thể như sau:
- Phân tích được cơ sở lý luận để xây dựng nội dung bài giảng. - Xây dựng được nội dung cho học phần “Lý thuyết ôtô” bao gồm:
Chương 1: Xe và bánh xe
Chương 2: Các lực tác dụng lên ô tô Chương 3: Tính tốn sức kéo ơ tơ Chương 4: Sự phanh ơ tơ
Chương 5: Tính năng dẫn hướng của ơ tơ Chương 6: Tính năng êm dịu của ơ tơ Chương 7: Tính năng cơ động của ơ tơ
- Thiết kế nội dung cho học phần trên phần mềm powerpoint và tạo đường link cho các nội dung cụ thể của học phần. Giúp cho sinh viên có khả năng:
+ Hiểu và phân tích cơ bản được các thành phần lực và mơmen tác dụng lên ôtô, Động lực học tổng quát của ôtô.
+ Tính tốn sức kéo và sự phanh của ôtô. + Xác định được tính ổn định của ơtơ.
+ Tính tốn dao động của ơtơ…
Trên cơ sở đó giúp cho việc tính tốn sức kéo của ôtô ở các điều kiện làm việc khác nhau cũng như đánh giá một số chỉ tiêu trong sử dụng và khai thác ôtô.
Trong quá trình nghiên cứu và làm luận văn tác giả đã tham khảo thêm nhiều tài liệu trong và ngồi nước nhằm tìm ra cách tiếp cận mới phù hợp với đối tượng đào tạo đã đưa ra. Song do việc biên soạn đề cương với một môn học “Lý thuyết ôtô” là rất lớn với thời gian hạn chế để hoàn chỉnh là một điều vơ cùng khó khăn cho nên luận văn vẫn cịn thiếu sót. Tuy vậy, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn cùng sự giúp đỡ của bạn bè, đồng nghiệp luận văn đã hoàn thành được những mục đích và nhiệm vụ cụ thể theo như mục tiêu đã đề ra.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Mạnh Cường (2005), Tài liệu kiến thức hội nhập kinh tế quốc tế về
dạy nghề (2005), Tổng Cục dạy nghề, Hà Nội.
2. Trần Khánh Đức (2002), Giáo dục kỹ thuật nghề nghiệp và phát triển nguồn
nhân lực, NXB Giáo dục, Hà Nội
3. Trần Khánh Đức (2004), Quản lý và kiểm định chất lượng đào tạo nhân lực
theo ISO và TQM, NXB Giáo dục, Hà Nội.
4. Nguyễn Thị Tuyết Oanh (2010), Tập bài giảng quản lí chất lượng giáo dục,
ĐHSPHN.
5. Phạm Văn Sơn (2011). Để phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao phải gắn
cơ sở đào tạo với doanh nghiệp. Kỷ yếu hội thảo khoa học do TW Hội nhân
lực nhân tài Việt Nam tổ chức tháng 7/2011. Hà Nội.
6. Nguyễn Minh Đường, Nguyễn Đăng Trụ (2007), Phát triển và quản lý chương
trình đào tạo nghề, Tài liệu tập huấn VTEP. Hà Nội.
7. PGS.TS Phan Văn Kha (2006), Đào tạo và sử dụng nhân lực trong nền kinh tế
thị trường ở Việt Nam. Bộ GD & ĐT – Viện chiến lược và chương trình giáo
dục, Hà Nội.
8. Nguyễn Đức Trí (2010), Giáo dục nghề nghiệp một số vấn đề lý luận và thực
tiễn, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
9. Chu Hồng Vân (2007), “Đào tạo theo nhu cầu xã hội: Những chuyển biến ban
đầu”, Báo Giáo dục và Thời đại.
10. Nghị định số 02.2001.NĐ - Cp của Chính phủ quy định chi tiết thi hành Bộ