Bài tập lý thuyết ô tô có lời giải năm 2024

Nghiên cứu 61 bệnh nhân CNTC được siêu âm đầu dò âm đạo trước mổ, được phẫu thuật tại khoa Phụ sản Bệnh viện E trong thời gian từ tháng 7 năm 2019 đến tháng 10 năm 2020. Kết quả: Tuổi hay gặp từ 30 đến 39, trung bình 34 ± 7,14. 55,7% có tiền sử nạo hút thai, 24,6% có tiền sử đã từng CNTC. Khi vào viện 11,5% bệnh nhân có choáng, đau bụng 96,7%, chậm kinh 77,0% và ra máu âm đạo 60,6%. Khám lâm sàng 63,9% bệnh nhân di động tử cung đau, cùng đồ khám đau 50,8%, phần phụ có khối nề 41,0%, phản ứng thành bụng 31,1% và tử cung to hơn bình thường chiếm 14,7%. Nồng độ β hCG trung bình 2.235 ± 4.767mIU/mL; thấp nhất: 44,9 mIU/mL; cao nhất: 35.176 mIU/mL. Hình ảnh túi thai không điển hình chiếm 78,7%; điển hình 9,8%. Kích thước khối chửa từ 20-40mm chiếm tỷ lệ cao nhất (39,3%). Hình ảnh dịch Douglas chiếm cao nhất 73,8% phù hợp với kết quả phẫu thuật thấy máu trong ổ bụng chiếm 74,2%, dịch buồng tử cung chiếm 22,9%, dịch ổ bụng chiếm 60,6%. Độ dày niêm mạc tử cung trung bình 8,93 ± 4,35mm (5-25...

  • 1. TÔ – CHƯƠNG 3 Chương 3: Cơ học lăn của bánh xe 3.1 Đặt vấn đề. - Bánh xe – mặt đường là cơ cấu truyền và biến đổi năng lượng cho xe chuyển động. - Cơ chế truyền năng lượng phức tạp, hiểu đơn giản là cơ chế ma sát. - Sự ma sát quyết định sự truyền năng lượng tức là quyết định khả năng chuyển động của xe. - Bánh xe là phần tử đàn hồi – sinh ra biến dạng làm cho các vấn đề nói trên càng phức tạp. - Chỉ nghiên cứu sự lăn ổn định (không có gia tốc). - Chỉ nghiên cứu bánh xe chuyển động trên đường cứng.
  • 2. Bán kính lăn và bán kính tính toán: 3.2.1 Khái niệm tốc độ thực tế - bán kính lăn: - Tốc độ lý thuyết V0 = ωk . r và tốc độ thực tế V liên quan tới sự trượt. V = ωk . rl - Khái niệm bán kính lăn: rl = 𝑽 ωk [3.1] rl : Bán kính lăn [m] V: Tốc độ thực tế [m/s]. ωk : Tốc độ góc của bánh xe [rad/s] - Nhận xét về bán kính lăn: - Quan hệ giữa bán kính lăn và lực kéo, lực phanh: rl = rl0 - λf . Fk ( hoặc rl = rl0 - λf . Fp ) [3.2] rl0 : Bán kính lăn của bánh xe bị động không phanh ( Fk,p = 0) λf : hệ số thực nghiệm cho trước, phụ thuộc vào loại đường, tình trạng mặt đường, tải trọng pháp tuyến.
  • 3. biểu diễn quan hệ rl = f( Fk): - Bán kính rio – bán kính tính toán r . rl - Qui luật biến thiên: - Lực kéo cực đại Fkmax và rl = rlo – λf .Fk lực phanh cực đại Fpmax rl0 Ví dụ ứng dụng: Fp Fk Fpmax 0 Fkmax Hình 3.1 Quan hệ giữa bán kính lăn và lưc kéo LTOT – C3
  • 4. Ví dụ 1: Bằng các quan hệ động học hãy xác định tốc độ lý thuyết V0 i và thực tế Vi của ô tô khi leo dốc cực đại, biết rằng ở chế độ này động cơ làm việc với mô men xoắn cực đại. Cho các thông số: Me M (ωe M), tỷ số truyền HTTL itl1,2…n , hiệu suất truyền lực ηtl ,bán kính bánh xe r, mặt đường có hệ số λF . Giải: - Như đã nói ở chương 2, tốc độ lý thuyết trong trường hợp này được xác định: V0 i = ωk . r = ωe M itl1 .r tức là chưa tính đến sự trượt. - Tốc độ thực tế, có tính đến sự trượt nên phải sử dụng khái niệm bán kính lăn: Vi = ωk .rl = ωe M itl1 .rl , trong đó bán kính lăn được xác định theo [3.2]: rl = rl0 - λf . Fk hay rl i = r - λf . Fkmax với Fkmax = Me M 𝒓 . Itl1 cuối cùng ta có: Vi = ωe M itl1 .( r - λf . Me M 𝒓 . Itl1 ) Nhận xét:
  • 5. Ví dụ 2: Theo quan điểm trượt, hãy chứng minh quan điểm cho rằng: Khi ô tô chạy với tốc độ cực đại thì sự trượt giữa bánh xe và mặt đường là nhỏ nhất và khi đó có thể coi tốc độ thực tế gần bằng tốc độ lý thuyết. Giải: - Biết rằng ở Chế độ Vmax sẽ ứng với Me P (ωe P), tỷ số truyền lực itln = itlmin. - Khi đó Fk V = Me P 𝑟 .ηtl .itlmin = Fkmin - Với bán kinh lăn rl = rl0 - λf . Fk và Fk = Fkmin thì sự khác biệt giữa rl và rl0 (tức là bán kính tính toán r) là nhỏ nhất. - Sự khác biệt giữa tốc độ lý thuyết và tốc độ thực tế chỉ là ở sự khác biệt giữa bán kính tính toán và bán kính lăn. Nếu sự khác biệt này là nhỏ thì có thể coi hai tốc độ này là gần như nhau, tức là sự trượt không đáng kể (bỏ qua sự trượt).
  • 6. Các quan hệ động học của bánh xe lăn: • Bánh xe bị động không phanh (lăn không trượt): - Tốc độ lý thuyết = tốc độ thực tế . ωk - Bán kính lăn = bán kính tính toán V ≡ V0 rl ≡ r Nhận xét: Hình 3.2 Động học bánh xe bị động
  • 7. Bánh xe chủ động – lăn với trượt lăn: - Có lực kéo Fk nên có trượt lăn. - Tốc độ thực tế nhỏ hơn tốc độ lý thuyết ωk - Bán kính lăn nhỏ hơn bán kính tính toán r - Tốc độ trượt Vδ = V – V0 <0 V0 - Độ trượt khi kéo: rl < r V 0 Nhận xét về độ trượt khi kéo (%): Hình 3.3 Động học BX chủ động
  • 8. Bánh xe phanh – Lăn với trượt lết: - Trạng thái phanh: Bán kính lăn lớn hơn ωk bán kính tính toán: rl > r , do đó V>V0 - Tốc độ trượt khi phanh: Vδ = V –V0 > 0 V0 - Độ trượt khi phanh (%): V δp = - Vδ V = V0 − V 𝐕 = V0/V – 1 r = r/rl – 1 < 1 rl>r Vδ > 0 [3.4] Nhận xét: Hình 3.4 Động học bánh xe phanh
  • 9. Ví dụ ứng dụng: Xác định độ trượt tại bánh xe khi biết lực kéo hoặc lực phanh trên bánh xe đó. Độ trượt khi kéo: δk = = 1 – rl /r [3.3] , trong đó: rl = r - λf . Fk [3.2] với Fk và λf cho trước. Độ trượt khi phanh: δp = = r/rl – 1 [3.4] trong đó: rl = r + λf ./ Fp / với Fp và λf cho trước.
  • 10. Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe: - Bánh xe là bộ phận tiếp xúc với mặt đường và năng lượng được truyền qua lại giữa bánh xe – mặt đường thông qua sự tiếp xúc đó. - Mỗi bánh xe sẽ có 2 điểm chịu lực tác động: tại trục bánh xe và vùng tiếp xúc bánh xe – mặt đường. Ba trạng thái lăn của bánh xe sẽ ứng với 3 trạng thái chịu lực tương ứng. 3.4.1 Bánh xe bị động không phanh: V - Tại tâm bánh xe có: trọng lượng Fε , phản lực từ ωk thùng xe truyền xuống Fξ. - Tại vùng tiếp xúc có: . Phản lực pháp tuyến Fz (hoặc Z) = Fε . Lực cản lăn Ff = Fξ . Mô men cản lăn: Mf = Ff. r Mf Ff Hình 3.5 Lực và mô men trên bánh xe bị động Fz ε ξ r F F
  • 11. 3.4.2 Bánh xe chủ động: Mk,ωk V - Trên trục bánh xe có các lực và mô men: Mk , Fε = Fz , Fξ = Fk – Ff ngược chiều chuyển động - Tại vùng tiếp xúc có các lực và mô men: . Lực kéo tiếp tuyến Fk . Tải trọng pháp tuyến Fz (Z) Ff Fk . Lực cản lăn Ff Fz Chú ý: Fk – Ff = X gọi là phản lực tiếp tuyến Hình 3.6 Lực tác dụng lên giữa bánh xe và mặt đường X = Fξ bánh xe chủ động . Mô men cản lăn Mf Fε Fξ r Mf
  • 12. Bánh xe phanh: V ωk Tương tự như bánh xe kéo nhưng chú ý: - Mô men phanh trên trục bánh xe Mp ngược chiều quay, tạo ra lực phanh Fp ngược chiều Mp chuyển động. - Fp + Ff = Xp gọi là phản lực tiếp tuyến khi phanh Ff Fp Xp = Fξ Fz Fε Fξ Mf
  • 13. Lực cản lăn(Rolling Resistance) Khái niệm về cản lăn: Là lực cản chuyển động và phụ thuộc vào: - Trọng lượng của xe (hay Fz trên các bánh xe). - Biến dạng của lốp xe khi lăn trên đường cứng (tổn hao năng lượng khi biến dạng, sự hút dính của hoa lốp). Phương trình mô tả lực cản lăn: Ff = Fz . f [3.5] f: Hệ số cản lăn, phụ thược vào tốc độ chuyển động: f = f0 + kV2 . Một cách gần đúng: f0 = 0.015; k = 7.10-6 [ s2/m2] • Ứng dụng: Bàn về giải pháp giảm lực cản lăn.
  • 14. P2 3.6 Sự bám và đặc tính trượt : 3.6.1 Sự bám của bánh xe với mặt đường. Fk = Me.itl.ηtl / r ≤ Fkmax Fp ≤ Fpmax Khả năng bám (giới hạn bám) ( Friction Limit). Fkmax = Fz . ϕ gọi là Giới hạn bám khi kéo (trượt quay hoàn toàn) Fpmax = Fz . ϕ gọi là giới hạn bám khi phanh (trượt lết hoàn toàn). ϕ : Hệ số bám: phụ thuộc vào loại đường, tình trạng mặt đường, loại lốp và tình trạng lốp và phụ thuộc vào sự trượt giữa bánh xe và mặt đường.Trường hợp đơn giản coi ϕ như hệ số ma sát giữa 2 bề mặt là lốp và mặt đường. Nhận xét: Ý nghĩa của khả năng bám, về khả năng tăng Fz , về hệ số bám ϕ.
  • 15. Hệ số bám và đặc tính trượt: - Hệ số bám đặc trưng cho khả năng tiếp nhận lực tiếp tuyến (lực kéo hoặc lực phanh) của mặt đường. - Vì ϕ phụ thuộc vào sự trượt giữa bánh xe – mặt đường nên không phải là hằng số. Giá trị tức thời của nó biểu thị qua các hệ số: Hệ số lực vòng µk = 𝑭𝒌 𝑭𝒛 và hệ số lực phanh µp = 𝑭𝒑 𝑭𝒛 Các hệ số này thể hiện mặt đường có thể tiếp nhận được một lực kéo (hoặc lực phanh) bằng bao nhiêu lần tải trọng pháp tuyến (trọng lượng) trên bánh xe đó. Ở trạng thái trượt hoàn toàn (Fk,p = Fk,pmax) thì µk = 𝑭𝒌𝒎𝒂𝒙 𝑭𝒛 và µp = 𝑭𝒑𝒎𝒂𝒙 𝑭𝒛 được gọi là ϕ tức là hệ số bám trượt (thông thường), không đổi đối với mỗi loại đường (thí dụ: đường bê tông khô ϕ = 0.8, đường bê tông ướt ϕ = 0.7…)
  • 16. P2 • Đặc tính trượt khi kéo và khi phanh: Tổng quát hệ số bám phụ thuộc vào sự trượt biểu hiện qua đặc tính trượt. µk ( µd) = Fk / Fz : Hệ số lực kéo, µp (µb) = Fp / Fz : Hệ số lực phanh µdp: Giá trị đỉnh – hệ số ma sát lăn, µbp : Giá trị đỉnh khi phanh µds: Hệ số ma sát trượt. Hình 3.8 Đặc tính trượt khi kéo và khi phanh ϕy
  • 17. P2 3.7 Sự lăn của bánh xe đàn hồi chịu lực ngang: - Lực ngang tác dụng lên bánh xe đàn hồi – biến dạng ngang và trượt ngang của bánh xe. - Góc lệch hướng của bánh xe đàn hồi khi lăn có lực ngang tác dụng. Góc lệch hướng α = f(biến dạng ngang, trượt ngang) - Biến dạng ngang: α = 𝒀 Cy , Cy là độ cứng ngang của lốp - Trượt ngang càng lớn thì góc lệch hướng càng lớn ωk Trượt ngang = f ( lực ngang Y và bám ngang). Y Bám ngang phụ thuộc vào bám dọc (đặc tính trượt) Tóm lại: α = f( Y,Z,X,Cy , loại đường…) – gọi là đặc tính hướng V 𝛼
  • 18. P2 • Ví dụ ứng dụng về đặc tính hướng: - Giải thích đồ thị thực nghiệm về đặc tính hướng: - Chứng minh rằng cầu chủ động thường có góc lệch hướng lớn hơn cầu bị động khi quay vòng.
  • 19. P1 CƠ HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ • 4.1 Đặt vấn đề: - Khi bánh xe đã lăn – ô tô chuyển động – xuất hiện thêm các lực cản chuyển động. - Động lực học chuyển động ô tô nghiên cứu sự cân bằng giữa lực (công suất) từ động cơ truyền xuống với các lực cản chuyển động, từ đó xác định được các thông số động lực học cơ bản của xe (Vmax, imax , jmax ). - Một số giả thiết cơ bản: . Coi ô tô là một khối. . Hệ thống truyền lực thuần cơ khí. . Tạm thời bỏ qua sự trượt tại bánh xe.
  • 20. P1 • 4.2 Các lực tác dụng lên ô tô:(xe tăng tốc và leo dốc) Tại trọng tâm có: Trọng lượng G = m.g, phân thành: mgCosα và mgSinα = Fi gọi là lực cản dốc. Lực cản quán tính Fj = m.δj.j : j[m/s2] là gia tốc, δj là hệ số khối lượng quay. V Lực cản gió Fw = 0.63Cx V2.S Cx : Hệ số cản không khí ( du lịch Cx = 0.3 – 0.4) S[m2]: Diện tích cản gió. mgSinα FW Tại vùng tiếp xúc có các lực: Fj GCosα Lực cản lăn Ff1 = Z1.f, Ff2 = Z2.f G Mf1 Fk Cản lăn tổng Ff = (Z1 + Z2).f hg Ff1 Z1 = mgCosα.f Ff2 Mf2 a Tải trọng pháp tuyến Z1 , Z2 Z2 b l Z1 + Z2 = mgCosαLực kéo tiếp tuyến: Fk = Me.itl.ηtl 𝒓 Hình 4.1 Lực tác dụng lên ô tô
  • 22. Phương trình cân bằng lực kéo – PTCB công suất: 4.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo: Là phương trình cân bằng lực theo phương tốc độ V (qui ước là dương): Fk – Ff – Fw ∓ Fi ∓ Fj = 0 (dấu + ứng với khi xuống dốc và giảm tốc). Trong trường hợp khảo sát: Fk = Ff + Fw + Fi + Fj Thay các giá trị ta có: Fk = Me.itl.ηtl 𝒓 = mgCosα.f + 0.63Cx V2.S + mgSinα + m.δj.j [4.1] Nhận xét: - Bản chất vật lý của [4.1]: . Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động dùng để khắc phục các lực cản cđ . Mối quan hệ giữa các thông số vận hành (Me, itl), cấu tạo (m,r,ηtl , Cx, S), tình trạng mặt đường (α, f) và thông số chuyển động (v,j) - Ứng dụng của [4.1]: Cho phép xác định 1 thông số bất kỳ khi biết các thông số còn lại.
  • 23. P 4.3.2 Phương trình cân bằng công suất: - Các loại công suất: Lực nhân với tốc độ hoặc mô men nhân với tốc độ góc sẽ cho giá trị công suất tương ứng: - Phương trình cân bằng lực kéo được nhân 2 vế với tốc độ V sẽ cho phương trình cân bằng công suất: V. Fk = (Ff + Fw + Fi + Fj ).V hay Pk = Pe .ηtl = Pf + Pw + Pi + Pj [4.2] = VmgCosα.f + 0.63Cx V3.S + VmgSinα + Vm.δj.j Nhận xét: - Ý nghĩa vật lý: Công suất động cơ dùng để khắc phục các công suất cản chuyển động. Là mối quan hệ giữa công suất động cơ và các thông số: cấu tạo, vận hành, mặt đường, chuyển động. - Ứng dụng: Tương tự như PTCB lực kéo.
  • 24. Ví dụ vận dụng PTCB lực kéo và PTCB công suất: Ví dụ 1: Một xe ô tô đang chuyển động đều (V1 = const) trên đường lên dốc α0. Hãy: a, Xác định công suất của động cơ Pe1 đang phát ra khi đó? b, Nếu động cơ duy trì công suất Pe1 nói trên và mặt đường hết dốc (α = 0) thì tốc độ ô tô V2 bằng bao nhiêu? Ô tô có các thông số: m[kg], Cx , S[m2], ηtl , f . Giải: Áp dụng PTCB công suất khi chuyển động đều (Pj = 0) ta có: Pe1 . ηtl = V1 mgCosα.f + 0.63Cx V1 3 .S + V1 mgSinα - giải ra Pe1. Tiếp tục áp dụng PTCB công suất, ứng với Pe1 ta có: Pe1 . ηtl = V2 mg.f + 0.63Cx V2 3 .S - giải ra V2 . Nhận xét: V2 > V1 vì cùng công suất động cơ nhưng không có lực cản dốc.
  • 25. dụ 2: Hãy bàn luận các hiện tượng thực tế: - Ô tô chở nặng hoặc leo dốc thì không thể chạy nhanh. - Khuynh hướng dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lượng m của xe. Liên hệ với hệ thống phanh ABS hoặc kiểm soát lực kéo ASR trên xe hiện đại. - Chứng minh rằng gia tốc cực đại jmax khi kéo hoặc khi phanh thường không thể vượt quá giá trị khoảng 8 m/s2. Giải: Gia tốc cực đại đạt được trên đường bằng (α = 0), tốc độ V khi đó rất nhỏ (bỏ qua lực cản gió), lực kéo tiếp tuyến khi đó đạt giá trị cực đại (Me M , itl1 ). Ta có Fkmax = mgf + mδj . Jmax = m.g ϕ ( giới hạn bám) Với f = 0.01, ϕ = 0.8, δj coi = 1, g = 10 m/s2 thì jmax = khoảng 8 m/s2
  • 26. Đồ thị cân bằng lực kéo – đồ thị cân bằng công suất: Mục đích: Mô tả PTCB lực kéo và PTCB công suất bằng đồ thị phụ thuộc vào tốc độ V. Căn cứ vào đồ thị đánh giá được tính chất động lực học của ô tô. 4.4.1 Đồ thị cân bằng lực kéo: Cho một xe ô tô cụ thể với đồ thị đặc tính Ngoài của động cơ, các thông số HTTL, Fk [N] I các thông số cấu tạo – Hãy vẽ đồ thị Cân bằng lực kéo ở các tay số: II Fk = Me.itl.ηtl 𝒓 = mgCosα.f + 0.63Cx V2.S + mgSinα + m.δj.j III Ff + Fw Trình tự: MAX I0 - Vẽ các đường Fk (V) dựa vào đặc tính ngoài động cơ Me (ωe), IV Fw các thông số HTTL. Sử dụng quan hệ: Fk = Me.itl.ηtl 𝒓 và V = ωe. itl 𝒓 - Vẽ đường cản lăn Ff = mgf (đường bằng, α = 0) - Vẽ đường cản gió Fw = 0.63Cx V2.S Ff - Vẽ đường tổng Ff + Fw 0 Vmax V[m/s] Nhận xét đồ thị:
  • 27. 4.4.2 Đồ thị cân bằng công suất: Tương tự, đồ thị cân bằng công suất Pk I II III IV mô tả phương trình cân bằng công suất: Công suất kéo tại bánh xe chủ động dùng để khắc phục các công suất cản. Pk = Vmg.f + 0.63Cx V3.S + Vm.δj.j (α = 0) Pf + Pw Nhận xét: Tương tự như đồ thị CBLK 0 V Vmax
  • 29. Ứng dụng đồ thị CBLK (hoặc CBCS) để xác định các thông số động lực học cơ bản của ô tô: - Xác định Vmax: Giao điểm của Fk n với đường (Ff + Fw) - Xác định Jmax : mδjJmax = Max I → Jmax = 𝑀𝑎𝑥𝐼 mδj - Xác định imax = tg αmax : mgSinαmax = MAXI → αmax = Arsin 𝑀𝐴𝑋𝐼 𝑚𝑔 - Xác định jmax i hặc imax i [ở tay số i nào đó i= 2,.. (n-1)]: Tương tự tính từ MAXi nào đó. - Xác định tốc độ cực đại các tay số Vmax i
  • 30. Xác định Vmax , jmax , imax bằng tính toán: - Tính Vmax: 5 giả thiết: - Chuyển động trên đường bằng α = 0 - Vmax = const - j = 0 - Tay số cuối n - Ở chế độ Vmax động cơ làm việc với công suất cực đại Pe P . - Bỏ qua sự trượt tại bánh xe. Giải: - Sử dụng TCB công suất ứng với chế độ Vmax: Pe P .ηtl = Pk v = Vmax. (mgf + 0.63CxV2 max .S) → giải ra Vmax Hoặc dung PTCB lực kéo ở chế độ Vmax : Fk v = Me p in tl.ηtl 𝑟 = mgf + 0.63Cx.V2 max .S → giải ra Vmax Nhận xét:
  • 31. Xác định Jmax: 5 giả thiết: - Tốc độ V nhỏ, bỏ qua cản gió. - Tay số I - Chuyển động trên đường bằng. - Ở chế độ Jmax động cơ làm việc với Me M - Bỏ qua sự trượt tại bánh xe. Áp dụng PTCB lực kéo ở chế độ này ta có: Fj k = MM e . iItl ηtl 𝑟 = mgf + mδj Jmax → giải ra Jmax. Nhận xét: Fj k = Fkmax nên sự trượt sẽ là lớn nhất, sai số sẽ nhiều.
  • 32. Xác định imax: 5 giả thiết: - Tốc độ V nhỏ, bỏ qua cản gió. - Tay số I - Chuyển động ổn định. - Ở chế độ imax động cơ làm việc với Me M - Bỏ qua sự trượt tại bánh xe. Áp dụng PTCB lực kéo ở chế độ này ta có: Fi k = MM e .iIt1ηtl 𝑟 = mgfCosαmax + mg Sinαmax → giải ra imax.= tgαmax Nhận xét: Fi k = Fkmax nên sự trượt sẽ là lớn nhất, sai số sẽ nhiều.
  • 33. 4.7 Xác định các thông số động lực học có tính đến trượt: - Xác định công xuất tổn hao do trượt tại bánh xe: Pδ = Fk . Vδ [4.3] trong đó: Fk được xác định từ các chế độ Vmax , Jmax , imax như đã trình bày. Vδ = V – V0 = ωk (rl – r), trong đó ωk = ωe itl . r được xác định ứng với từng chế độ. rl = r - λf . Fk - Công suất kéo thực tế: Pk = Pe ηtl – Pδ [4.4] Sau khi có Pk thực tế có thể xác định Vmax, Jmax , imax từ phương trình cân bằng công suất. - Thí dụ, ở chế độ Jmax ta có: Pj k = PM e . ηtl - Pj δ = Vj (mgf + mδj Jmax ), với Vj = ωM e iI tl .r
  • 34. Bài tập ứng dụng: Bài tập1: Cho đồ thị đặc tính ngoài của động cơ Me(ωe) và các thông số của hệ thống truyền lực itl 1…n , ηtl, m[kg], r[m], tọa độ trọng tâm a,b,hg, . Hãy xác định: - Lực kéo lớn nhất có thể có được tại cầu chủ động (ô tô có cầu sau chủ động) khi xe chuyển động đều với tốc độ là V, trên đường bằng với hệ số bám là φ. - Độ dốc cực đại imax của xe (bỏ qua sự trượt giữa bánh xe và mặt đường). Hướng dẫn: Vẽ hình và đặt các lực lên xe. V Giải thích các lực và kí hiệu, đơn vị. Xác định lực kéo lớn nhất từ đ/cơ :Fkmax = MM e.itl1.ηtl/r Xác định tải trọng pháp tuyến trên cầu sau chủ động. hg Z2(a +b) – Fw .hg - G.a = 0 giải ra Z2 Ff2 G Ff1 Fk Biện luận: Fkmax = MM e.itl1.ηtl/r ≤ Z2. φ Z2 a b Z1 Các giả thiết tính toán độ dốc cực đại. Lập phương trình và giải. Bỏ qua Mf1,2 Fi k = MM e .iIt1ηtl 𝑟 = mgfCosαmax + mg Sinαmax → giải ra imax.= tgαmax Fw
  • 35. tập 2: Một xe ô tô khi chuyển động đều trên đường bằng thì đạt tốc độ lớn nhất là V[m/s]. Hãy xác định gia tốc cực đại và khả năng leo dốc cực đại của xe. Cho các thông số m[kg], itl1..n,ηtl, r[m], Cx, S[m2], hệ số thích ứng theo mô men của động cơ KM , số cản lăn f, hệ số δj . Giải: - Tốc độ đã cho chính là tốc độ Vmax . Với 5 giả thiết ở chế độ này ta có thể viết P/t cân bằng lực kéo: FV k = Mp e . Itln .ηtl / r = mgf + 0.63CxV2 max .S từ đây giải ra Mp e . - Xác định MM e = KM . Mp e . - Xác định gia tốc cực đại: Nêu 5 giả thiết. Viết PTCB lực kéo: Fj k = MM e . iIt1 ηtl 𝑟 = mgf + mδj Jmax → giải ra Jmax. - Xác định độ dốc cực đại imax: Nêu 5 giả thiết Viết PTCB lực kéo: Fi k = MM e .iIt1ηtl 𝑟 = mgfCosαmax + mg Sinαmax → giải ra imax.= tgαmax
  • 37. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC CƠ BẢN CỦA ÔTÔ 5.1 Giới thiệu chung: - Hệ thống động lực của ô tô: Gồm động cơ và HTTL. - Các thông số động lực cơ bản gồm: Công suất danh định động cơ, tỷ số truyền của hệ thống truyền lực (hộp số, truyền lực chính). Phương pháp chung: Tính chọn các thông số động lực ô tô nhằm thỏa mãn các yêu cầu động lực học cho trước của xe ( Vmax, Jmax, imax) và những yêu cầu về bám. 5.2 Xác định công suất danh định của động cơ: - Đối với ô tô công suất danh định được chọn là công suất cực đại Pp e. - Tính toán dựa vào thông số yêu cầu thường là Lực chủ động riêng yêu cầu [𝑭] ứng với tốc độ yêu cầu [V] nào đó hoặc những yêu cầu khác ứng với mỗi loại xe (có Cx , S, f nào đó).
  • 38. Khái niệm về lực chủ động: F = Fk – Fw • Lực chủ động riêng 𝑭 = 𝑭 𝑮 = Fk – Fw 𝑮 . = f + i + δj . J /g , từ đó: Fk = G. 𝑭 + 0.63CxV2.S Theo yêu cầu .[ 𝑭 ] và [V] của ô tô ta có thể xác định lực kéo tiếp tuyến cần thiết: [Fk ] = G.[ 𝑭 ] + 0.63Cx [V2 ].S Công suất kéo cần thiết tại bánh xe chủ động: [Pk] = [Fk].[V] Công suất cần thiết của động cơ: [Pe] = [Pk]/ηtl = G.[ 𝑭 ] + 0.63Cx[V2 ].S ηtl [V] [5.1] Công suất cực đại của động cơ cần tăng thêm một lượng chi dùng cho các phụ tải khác, do đó: [Pp e] = [Pe]/ηd , với ηd < 1.
  • 39. Bảng 5.1 Các yêu cầu vận hành của ô tô • [F M I ] , [F M n ] là các giá trị lực chủ động riêng yêu cầu ứng với mô men xoắn cực đại Mm e ở tay số I và n. • [F v n ] là lực chủ động riêng yêu cầu của xe ở chế độ Vmax, tay số n Loại xe [F M I ] [ V max ] km/h [F v n ] [F M n ] Xe du lịch: < 1.2 dm 3 1.2 – 1.5 dm 3 > 2.5 dm 3 0.3 – 0.4 0.3 – 0.4 0.3 – 0.4 > 100 km/h > 130 km/h > 150 km/h 0.06 – 0.1 0.08 – 0.1 > 0.1 Xe tải: Loại thường Xe ben Xe địa hình 0.25 – 0.4 0.35 – 0.5 > 0.4 80 – 110 60 - 80 60 – 100 0.02 – 0.03 0.03 – 0.04 0.02 – 0.03 0.04 – 0.06 0.05 – 0.07 0.04 – 0.06
  • 40. dụ ứng dụng: Xác định công suất danh định của động cơ xe tải có: m = 10 tấn, S = 6 m 2 , C x = 0.9 với yêu cầu là: Xe đạt tốc độ [V max ] = 90 km/h (25 m/s) trên đường tốt có độ dốc [ s v n ] = 1% và ở tay số cao nhất vẫn đạt được độ dốc yêu cầu [s M n ] = 3%. Giải: Ta có: Lực chủ động F = F k – F w = F f + F i hay F = f + i hay [F ] = f + [ i ] = 0.015 + 0.01 = 0.025 Công suất yêu cầu của động cơ thỏa mãn đều kiện nói trên được xác định: [ Pe v ] = 1 ηtl .([F ]. G + 0.63C x .S.[ V 2 ] ).[ V ] = 1 0.95 (0.025x10,000x 9.81 + 0.63x 0.9x6x 25 2 ).25 = 120 kW • Tiếp theo chúng ta phải kiểm tra xem với công suất danh định như vậy thì ô tô có thể leo dốc 3% ở tay số cao nhất n hay không? Với khái niệm Hệ số thích ứng theo tốc độ K ω = ω e M / ω e P = 0.6 (đối với động cơ xăng) thì tốc độ yêu cầu ở chế độ s =3% sẽ là: [ V] = 0.6. [Vmax} = 15 m/s. Ngoài ra ta có lực chủ động riêng ớ chế độ này bằng: [F Mn ] = 0.015 + 0.03 = 0.045 Từ đó: [ Pe M ] = 1 0.95 ( 0.045x10.000x9.81 + 0.63x0.9x6 x15 2 ).15 = 75 kW Công suất thực tế ở chế độ mô men cực đại khi K M = 1.15 sẽ là:
  • 41. Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực: Nhắc lại: itl = ihs. i0 vì hộp số có nhiều tay số ( ihs1…n) nên tỷ số truyền lực cũng có nhiều tay số itl1,2..n , trong đó itl1 = ihs1.i0 = itlmax , itln = ihsn .i0 = itlmin . Đây là bài toán ngược của phần xác định Vmax, jmax, imax 5.3.1 Xác định itln = ihsn .i0 = itlmin : - Được xác định theo điều kiện ô tô đạt được tốc độ cực đại [Vmax] ứng với công suất cực đại của động cơ Pp e (ωp e) cho trước. Ta có thể viết: - Mp e = Pp e/ ωp e , và Me p[itln]ηtl 𝒓 = mgf + 0.63Cx.[V2 max ] .S itln → [in tl ] = r(mgf + 0.63Cx.[V2 max ] .S) Me pηtl [5.2] - Hoặc dựa vào quan hệ động học (bỏ qua trượt): [Vmax ] = ωp e [itln] . r → suy ra [itln ] = ωp e [Vmax ] . r [5.3]
  • 42. 5.3.2 Xác định tỷ số truyền itl1 = ihs1.i0 = itlmax : Tỷ số truyền cực đại của HTTL có thể được xác định theo các yêu cầu về: Gia tốc cực đại, độ dốc cực đại hoặc yêu cầu về tốc độ tối thiểu Vmin. Tuy nhiên phải kiểm tra lại theo điều kiện bám vì ở các chế độ này lực kéo Fk là cực đại, có thể vượt quá giới hạn bám. - Theo yêu cầu về gia tốc cực đại [Jmax ] cho trước: Ở chế độ này ta có thể viết (với 5 giả thiết): Fj k = MM e . [iIt1] ηtl 𝒓 = mgf + mδj [Jmax] , từ đây xác định được [itl1] [5.4] - - Theo yêu cầu về độ dốc cực đại [imax] cho trước: Ta có thể viết: MM e .[iIt1]ηtl 𝒓 = mgfCos[αmax] + mg Sin[αmax] với [αmax] = Arctg[imax] Từ đây xác định được [ itl1] [5.5]
  • 43. Theo yêu cầu đảm bảo tốc độ tối thiểu [Vmin]: Theo quan hệ động học [Vmin] = ωemin .r [itl1] với ωemin là tốc độ tối thiểu ổn định của động cơ (cho trước). Từ đó: [itl1] = ωemin .r [Vmin] [5.6] 5.3.3 Kiểm tra giá trị itl1 theo khả năng bám: Tỷ số truyền lực cực đại như tính toán theo quan hệ lực ở trên là ứng với trạng thái Fkmax từ động cơ truyền xuống bánh xe chủ động, nó không được phép lớn hơn khả năng bám của cầu chủ động của ô tô đó. Nghĩa là: Fkmax = MM e .[ iIt1] ηtl 𝑟 ≤ Z.ϕ từ đó [itl1] phải thỏa mãn điều kiện: [itl1] ≤ Z.ϕ.𝒓 MM e . ηtl [5.7]
  • 44. Tỷ số truyền lực chính i0: Ta đã tính được itln , ngoài ra itln = ihsn. I0 suy ra i0 = itln/ihsn Ở xe du lịch thông thường ihsn = 1 gọi là số truyền thẳng, do đó itln = i0 Tương tự ta có tỷ số truyền hộp số ở tay số I ; ihs1 = itl1/i0 5.3.5 Phân phối tỷ số truyền trong hộp số: Pe Pe V Phổ biến trên ô tô du lịch, TST hộp số được phân phối theo cấp số nhân nhằm V𝟑 ′′ đảm bảo khoảng biến thiên tốc độ góc V𝟐 ′′ = V𝟑 ′ động cơ từ ωe ′ đến ωe ′′ là không đổi . V1 ′′ = V𝟐 ′ V1 ′ 0 ωe ′ ωe ′′ ωe
  • 46. PHANH Ô TÔ 6.1 Đặt vấn đề: - Vấn đề hiệu quả phanh. - Vấn đề ổn định khi phanh. - Tương tự về mặt động lực học như chương 4. 6.2 Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh: - Lực phanh Fp1, Fp2 do cơ cấu phanh. V - Lực quán tính Fj = m.δj.jp - Lực cản gió Fw = 0.63CxV2S Fw Fj - Trọng lượng G = m.g hg G - Cản lăn Ff1 = Z1.f , Ff2 = Z2. f Ff2 Fp2 Ff1 Fp1 - Mô men cản lăn Mf1 , Mf2 Z2 b a Z1 - Phản lực pháp tuyến Z1, Z2 Hình 6.1 Lực tác dụng lên ô tô khi phanh
  • 47. trình cân bằng lực khi phanh: Nếu bỏ qua lực (và mô men) cản lăn vì rất nhỏ so với lực phanh Fp (cm: Ff = mgf = 0.01 mg, Fpmax = mgϕ = 0.8mg), ta có cân bằng lực theo phương chuyển động: Fj – Fw – Fp = 0 với Fp = Fp1 + Fp2 Xét trường hợp phanh cực đại, V giảm rất nhanh nên bỏ qua cản gió, khi đó ta có cân bằng: Fp = Fj = m.δj.jp [6.1] Nhận xét: - Muốn phanh ăn, jp lớn thì lực phanh phải lớn. - Tuy nhiên Fp không thể lớn tùy ý mà bị hạn chế bởi sự bám: Khi phanh với cường độ cực đại, các bánh xe hãm cứng và trượt lết hoàn toàn thì: Fp = Fpmax = Z.ϕ = m.δj.jpmax do đó jpmax = Z.ϕ m.δj = m.g.ϕ m.δj = g.ϕ δj [6.2]
  • 48. Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu (phanh hãm cứng): ĐK: Khi phanh với cường độ cực đại, các bánh xe phải đồng thời được hãm cứng và trượt lết trên đường, tức là lực phanh tại các cầu phải đạt tới giới hạn bám cùng một lúc: Fp1 = Fp1max = Z1 .ϕ , Fp2 = Fp2max = Z2 . ϕ Như vậy phân bố lực phanh cực đại trên 2 cầu phải theo tỷ lệ: Fp1max Fp2max = Z1 Z2 [6.3] tức là tỷ lệ với tải trọng pháp tuyến trên cầu. Nếu tính Z1,2 từ hình 6.1 ta có phương trình cân bằng: Z1(a+b) – mgb – mδj . ϕg δj .hg = 0 Suy ra: Z1 = mgb + m.ϕg.hg 𝒂+𝒃 Tương tự: Z2(a+b) – mga + mδj .ϕg.hg /δj = 0 do đó Z2 = mga − m.ϕg.hg 𝒂+𝒃 Cuối cùng: Fp1max Fp2max = Z1 Z2 = 𝒃+ϕhg 𝒂−ϕhg [6. 4] Nhận xét:
  • 49. Xác định các thông số đánh giá hiệu quả phanh (hãm cứng): - Gia tốc chậm dần cực đại: jpmax = g.ϕ δj ≈ φ. 𝒈 không thể lớn tùy ý. - Thời gian phanh: tpmin được xác định: Từ Jp = 𝒅𝑽 𝒅𝒕 → tpmin = δj g.ϕ 𝒗𝟐 𝒗𝟏 𝒅𝑽 = δj g.ϕ . V1 [6.5] với V1 là tốc độ khi phanh, V2 = 0 Nhận xét: - Quãng đường phanh cực tiểu Spmin : Từ jp.dS = 𝒅𝑽 𝒅𝒕 . dS = V.dV suy ra Spmin = δj g.ϕ 𝒗𝟐 𝒗𝟏 𝑽𝒅𝑽 = δj 2g.ϕ V2 1 [6.6] Nhận xét:
  • 50. Vấn đề chống hãm cứng – phanh ABS: Đặt vấn đề: Phanh càng ăn khi lực phanh càng lớn. Lực phanh không thể lớn tùy ý mà phụ thuộc vào khả năng tiếp nhận của mặt đường tức là ϕ. Ở phanh thường ϕ không phải giá trị cực đại nên hiệu quả phanh không tốt nhất. Ngoài ra khi s= 1 , ϕy ≈ 𝟎 không còn khả năng bám ngang – mất ổn định khi phanh. ABS hoạt động trong khoảng s = 0.1-0.2 nên khắc phục 2 nhược điểm trên của phanh thường. ϕy
  • 51. 6.6 Ổn định khi phanh: • 6.6.1 Khái niệm về ổn định hướng chuyển động khi phanh: • Nguyên nhân: Xuất hiện sự chênh lêch lực phanh bên trái và bên phải → tạo mô men làm xoay xe, làm lệch quĩ đạo chuyển động. • Chênh lệch lực phanh là do: tình trạng kỹ thuật, khả năng bám(tiếp nhận lực phanh) hai bên khác nhau (do tình trạng mặt đường, tải trọng pháp tuyến, sự nẩy của bánh xe…). • Nhiệm vụ: Xác định các yếu tố làm mất ổn định khi phanh, đề xuất giải pháp nâng cao ổn định khi phanh.
  • 52. Bài toán ổn định khi phanh: Tình huống: Ô tô phanh với cường độ cực đại, vì lý do nào đó tổng lực phanh hai bên khác nhau (Fpp ≠ Fpt ), ô tô sẽ bị xoay như thế nào? - Fpp (= Fpp1 + Fpp2 ) > Fpt (= Fpt1 + Fpt2). X - Tổng hợp lực phanh: Fp = Fpp + Fpt và mô Fpt1 Men xoay xe Mq = (Fpp – Fpt ) 𝐵 2 → ô tô bị Mqt β Fpp1 Y12 Xoay góc β (qũi đạo ch.động bị xiên). Xe bị trượt ngang nên xuất hiện phản Y34 Mq a Lực ngang Y12 = Z12.ϕy ở cầu trước và Fpt2 b Y34 = Z34.ϕy ở cầu sau. B Khi ô tô xoay, xuất hiện mômen quán tính Fp Mqt = Iz . β chống lại sự xoay. Fpp2 Y
  • 53. phương trình cân bằng mô men tại trọng tâm xe: Mq – Mqt – Y12.a – Y34.b = 0 Với giả thiết xe đang phanh hãm cứng (trượt lết hoàn toàn) nên ϕy ≈ 0 (xem lại đặc tính trượt) và có thể bỏ qua Y12, Y34. Cuối cùng: Mq = Mqt = Iz .𝛽 [6.16] Hay 𝛽 = Mq Iz suy ra β = Mq 2Iz t2 [6.7] Nhận xét: - Phân tích các yếu tố ảnh hưởng. - Chứng minh ưu điểm của phanh ABS theo quan điểm ổn định: Iz .𝛽 = Mq – Y12.a – Y34 .b → β = Mq – Y12.a – Y34 .b 2Iz t2 - Bàn luận thêm về ESC (Electronic Stability Control)
  • 54. ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ 7.1 Đặt vấn đề: Ứng dụng các kiến thức về cân bằng lực tác dụng lên xe và khái niệm trượt dọc, trượt ngang để nghiên cứu một số bài toán liên quan tới sự ổn định của ô tô 7.2 Ổn định tĩnh dọc: Tình huống: Ô tô dừng trên dốc cao (có kéo phanh tay). Hãy xác định góc dốc giới hạn khi đó xảy ra trạng thái lật đổ dọc hoặc trượt xuống dốc. - Phân tích các lực tác dụng: - Điều kiện lật đổ dọc: Z1 = 0, tính Z1 từ phương trình: GSinα - Z1 (a+b) + Gsinα.hg – Gcosα.b = 0 Fp1 Z1 Gcosα G - Z1 = Gcosα.b −Gsinα.hg a+b , suy ra αlật = Actg 𝑏 hg a b Fp2 hg - Điều kiện trượt dọc: Fp1 + Fp2 = Gsinαtrượt = (Z1 + Z2).ϕ = Gcosαtrượt .ϕ Z2 ϕ - Do đó αtrượt = Actg ϕ
  • 55. Ổn định dọc động: Tình huống: Ô tô chuyển động nhanh trên đường bằng, xác định tốc độ nguy hiểm khi đó xe bị bốc đầu. Điều kiện xảy ra nguy hiểm: Z1 = 0 Xác định Z1 từ phương trình cân bằng V Mô men: Z1(a+b) + Fw.hg – G.b = 0 V Fw (bỏ qua Mf ). Suy ra Z1 = 𝐺.𝑏 −Fw.hg 𝑎+𝑏 G hg Nếu Z1 = 0 thì G.b = 0.63 Cx Vngh 2.s.hg Fk Ff1 Ff2 Giải ra Vngh = 𝐺.𝑏 0.63 Cx .s.hg Z1 a b Z2 Tốc độ Vngh càng lớn càng an toàn.
  • 56. 7.4 Ổn định ngang khi quay vòng: • Tình huống: Ô tô chuyển động quay vòng với bán kính quay R, mặt đường nghiêng ngang (vào trong) góc β. Hãy xác định tốc độ nguy hiểm khi đó xảy ra sự lật đổ ngang hoặc trượt ngang. • - Phân tích lực: R • - Điều kiện lật đổ: Z’’ = 0. Fltcosβ • Z’’ .B + Fltcosβ.hg - Flt.sinβ.B/2 – Gcosβ.B/2- Gsinβ.hg = 0 Mqt Flt • Z’’ = 0 → Fltcosβ.hg - Flt.sinβ.B/2 – Gcosβ.B/2- Gsinβ.hg =0 Gsinβ Flt sinβ • Flt = m V2 lật 𝑅 = Gcosβ.B/2 + Gsinβ.hg cosβ.hg −sinβ.B/2 giải ra: G Gsosβ Y’ • Vlật = R.g(B/2 + tgβ.hg) hg −tgβ.B/2 hg Y’’ B Z’ • Nhận xét các yếu tố ảnh hưởng: Z’’
  • 57. Điều kiện trượt ngang: (Y’ + Y’’) đạt giới hạn bám ngang = (Z’ + Z’’)ϕy • Với Z’ + Z’’ = Fltsinβ+ Gcosβ • Y’ + Y’’ = Fltcos β – Gsinβ • Từ đó điều kiện trượt: • Fltcos β – Gsinβ = (Fltsinβ+ Gcosβ).ϕy • Flt = m. V2 trượt 𝑅 = 𝐺.(sinβ+ cosβ.ϕy) cos β –ϕysinβ suy ra Vtrượt = 𝑅𝑔(𝑡𝑔β+ϕy) 1 − ϕytgβ • Nhận xét:
  • 58. 8 TÍNH NĂNG CƠ ĐỘNG CỦA Ô TÔ 8.1 Khái niệm chung: - TNCĐ là khả năng chuyển động được trên đường xấu hoặc không có đường. - Khái niệm đường xấu: cản mặt đường lớn (Ff + Fi), đường trơn (khả năng bám kém). - Nguyên tắc tăng tính cơ động của ô tô: Động cơ mạnh, tận dụng tối đa khả năng bám, hạn chế tối đa sự trượt giữa bánh xe và mặt đường (giảm tổn thất do trượt), các yếu tố hình học. 8.2 Tăng tính năng cơ động ở xe 4x4: Thực hiện bài toán so sánh khả năng chuyển động của một ô tô với 2 phương án dẫn động 4x4 và 4x2 ở trạng thái chuyển động trên đường xấu (bám kém, lực cản lớn): Tình huống: Ôtô leo dốc, đường trơn. Hãy chứng minh rằng xe 4x2 không leo được, xe 4x4 có thể leo dễ dàng! - Điều kiện leo dốc (PTCB lực kéo – C4, bỏ qua Fw và Fj ): Fk = Ff + Fi = giá trị (a) nào đó . - Tuy nhiên Fk bị hạn chế bởi khả năng bám của cầu chủ động: Fk ≤ Z.ϕ = (b) với ϕ rất nhỏ (đường trơn) và Z là tải trọng pháp tuyến của cầu chủ động: Ứng với xe 4x2 thì Z = Z1 (hoặc Z2): có thể xảy ra (b)<(a) tức là lực kéo mà mặt đường có thể tiếp nhận được không đủ để thắng lực cản nên xe không thể leo được dốc (trượt quay tại chỗ hoặc tuột xuống dốc) Ứng với xe 4x4 thì Z = Z1 +Z2 nên (b)>(a) tức là lực kéo mà mặt đường tiếp nhận được lớn hơn lực cản nên ô tô có thể leo dốc dể dàng.
  • 59. Vi sai cầu chủ động và tính năng cơ động của ô tô: 8.3.1 Đặt vấn đề: 8.3.2 Quan hệ động học và mô men của vi sai: Động học: ωex + ωin = 2ω0 i0 Mô men: Mex + Min = M0 M0 , ω0 Mex Min = ηr ≤ 𝟏 Khái niệm về hiệu suất riêng ηr Vi sai không ma sát: Mex ,ωex Min ,ωin ηr = 1 → Mex = Min = 𝟏 𝟐 M0 (= 𝟏 𝟐 Mk = 𝟏 𝟐 Me.itl.ηtl) Hoặc Fkex = Fkin = 𝟏 𝟐 Meitlηtl 𝒓 Bánh ngoài (ex) Bánh trong (in) Nhận xét: Ưu, nhược điểm.
  • 60. dụ ứng dụng: Một xe ô tô đang chuyển động trên đường tốt với hệ số bám là ϕ (= ϕex = ϕin) thì một bên bánh xe (bánh ex) bị sa lầy và hệ số bám của nó giảm đi một nửa (ϕex = ½ ϕ). Hãy xác định lực kéo tiếp tuyến lớn nhất có thể có được tại cầu chủ động trong 2 trường hợp nói trên và chứng minh rằng trong trường hợp thứ 2 (đường xấu) ô tô có thể không chuyển động được. Ô tô có vi sai cầu là loại thường (không ma sát). Giải: - Lực kéo lớn nhất có thể có ở cầu chủ động được xác định theo điều kiện bám của cầu chủ động đó: Fkmax = Z.ϕ - Trường hợp đường tốt: Fkmax = Fkmaxin + Fkmaxex = Zin ϕ + Zex ϕ = Z. ϕ - Trường hợp đường xấu (ϕex = ½ ϕ): Fkmax = 2 Fkmaxex = 2Zex.ϕex = Zex . ϕ = 1 2 Z. ϕ Như vậy lực kéo cực đại khi đường xấu đã giảm đi một nửa! Với giá trị lực kéo nhỏ như vậy có thể không thắng được lực cản và ô tô không thể vượt qua vũng lầy đó.
  • 61. 8.3.3. Vi sai chống trượt và tính năng cơ động: - Là vi sai có hiệu suất riêng thấp và có thể thay Fk/Fkmax 1 đổi (điều khiển) được. - Nguyên lý giảm hiệu suất riêng VS 0.75 Không VS ηr=1 - Quan hệ phân phối mô men: 0.75 Mex Min = ηr < 1 tức là Min > Mex - Mô men xoắn 0.5 0.5 dồn cho bánh xe bám tốt (trượt quay ít) nhiều hơn. 0.25 - Mức độ (hiệu quả) chống trượt phụ thuộc vào 0.25 hiệu suất riêng ở trạng thái đó : Sức kéo của cầu được đánh giá : Fk/Fkmax = Fk/ Z.ϕ 0 0.25 0.5 0.75 1 Khi đường xấu, ϕex giảm, tỷ số 0 ≤ ϕex ϕ ≤ 1 thì ϕex ϕ sức kéo của cầu phụ thuộc vào ηr như hình vẽ.
  • 62. 9 QUAY VÒNG Ô TÔ • 9.1 Đặt vấn đề: • 9.2 Động học và động lực học quay vòng: • 9.2.1 Động học quay vòng đúng (lý thuyết): L • Các bánh xe lăn trên các vòng tròn đồng • Tâm O0 (tâm quay lý thuyết) với bán kính βng • Quay vòng lý thuyết R0. B • Các góc quay cầu trước khác nhau: βt • βng ≠ βt : Cotg βng - Cotg βt = 𝑩 𝑳 R0 • Ứng dụng: • - Hình thang lái • - Kiểm tra cơ cấu hình thang lái. O0
  • 63. 9.2.2 Động học quay vòng thực tế: Sử dụng sơ đồ 1 vết (khi β nhỏ, βn = βt = β) L - Khi quay vòng lý thuyết ( R lớn, V nhỏ), bỏ V2 Qua góc lệch hướng: β α2 Bán kính quay vòng lý thuyết: R0 = 𝐿 𝑡𝑔β V1 α1 - Quay vòng thực tế, xuất hiện góc lệch hướng R R0 α1 và α2 của 2 cầu. Ta có: ) Bán kính quay vòng thực tế R = 𝐿 𝑡𝑔(β+α2− α1) O0 - So sánh 2 trường hợp rút ra kết luận về ảnh hưởng O của góc lệch hướng tới quỹ đạo quay vòng của ô tô:
  • 64. R0 = 𝐿 𝑡𝑔β α1 > α2 (QV Thiếu) α1 < α2 (QV thừa) α1 = α2 (QV trung tính) R > R0 R < R0 R = R0 L L L V2 , α2 V2,α2 V2 α2 V1, α1 V1, α1 R V1, α1 R R0 R0 R0 O R O0 O0 O O0 O R = 𝐿 𝑡𝑔(β +α2 − α1)
  • 65. ô tô chuyển động thẳng (β = 0), chịu lực ngang (gió ngang): o α1 > α2 α1 < α2 α1 = α2 V1 Flt V2 V1 V2 V1 V V2 α1 α2 α1 α2 α1 α2 Y Flt Y Y Nhận xét:
  • 66. 10: TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ 10.1 Đặt vấn đề. - Mục đích của chương học: - Khái niệm về tiêu hao nhiên liệu theo quãng đường qđ qđ = 100.𝑄 𝑆 [lít/100km] [10.1] Trong đó: Q [lít] là lượng nhiên liệu tiêu hao khi ô tô chạy quãng đường S [km]. 10.2 Phương trình tiêu hao nhiên liệu: 10.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng tố ảnh hưởng tới THNL của ô tô: - Tổng quát: THNL của ô tô = f( động cơ, chế độ tải trọng, chế độ chuyển động, tình trạng mặt đường, tình trạng kỹ thuật của xe, trình độ người lái…) - Phương trình tiêu hao nhiên liệu là phương trình mô tả THNLđ phụ thuộc vào các yếu tố nói trên. - Tiêu hao nhiên liệu của động cơ:
  • 67. của động cơ được xác định bằng thực nghiệm: - Xác định THNL theo thời gian GT = 𝐺 𝑡 = 𝑄. ρnl 𝑡 [kg/h] [10.2] Trong đó: t [h] là thời gian thử nghiệm, G[kg nl] là lượng nhiên liệu tiêu hao trong thời gian t, Q[lít] lương nhiên liệu tiêu hao tính ra lít. - GT không phản ánh được mức tải (công suất) của động cơ ở chế độ thử! - Sử dụng thông số Xuất tiêu hao nhiên liệu: Pe, ge Pe ge = GT/Pe [kg/kw.h] [10.3] với Pe là công suất động cơ tương ứng khi thử nghiệm [kW]. Nhận xét: Ở chế độ đặc tính ngoài vì Pe = f(ωe ) ge nên ge cũng phụ thuộc ωe , đặc tính ge = f(ωe) gemin gọi là Đặc tính THNL của động cơ và là ωe thông số thực nghiệm cho trước. Hình 10.1 Đặc tính THNL của động cơ
  • 68. Xây dựng phương trình THNL: Mục đích: - Là biểu thức tính toán THNL của ô tô. - Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố cấu tạo, vận hành... Tới THNL. Phương pháp xây dựng: Bắt đầu từ [10.2] và [10.3], chú ý các đơn vị phù hợp. Q = GT . t ρnl = Pe. ge .t ρnl Thay vào [10.1] ta có qđ = 100.Pe. ge .t S.ρnl Trong đó: - Pe = 1 ηtl Pk = 1 ηtl (Ff + Fw ± Fi ± Fj ).V x 3.6 / 1000 [ đơn vị P – kw, V – km/h ] Từ đó qđ = 100.(Ff + Fw ± Fi ± Fj ).V x 3.6ge .t ηtl1000 .S. ρnl , với V S = 1/t cuối cùng ta có: qđ = 𝟎.𝟑𝟔 𝒈𝒆 .(𝑭𝒇 + 𝑭𝒘 ± 𝑭𝒊 ± 𝑭𝒋 ) 𝜼𝒕𝒍. ρnl [ 10.4] Nhận xét:
  • 69. 10.3 Tính toán THNL khi chuyển động đều: • qđ = 𝟎.𝟑𝟔 𝒈𝒆 .(𝑭𝒇 + 𝑭𝒘 ± 𝑭𝒊 ) 𝜼𝒕𝒍. ρnl = 𝟎.𝟑𝟔 𝒈𝒆 .(𝑭ψ + 𝑭𝒘) 𝜼𝒕𝒍. ρnl [10.5] • Với Fψ = Ff ± Fi = mg(f ± i) = mg.ψ gọi là lực cản mặt đường, ψ = f ± i là hệ số cản mặt đường được xác định khi chuyển động trên một tình trạng đường cụ thể. • Bài toán đặt ra: Hãy xác định THNL qd của một xe ô tô cụ thể (với các thông số cho trước) đang chuyển động đều với tốc độ v [km/h], ở một tay số i tl nào đó, trên đường có hệ số cản mặt đường là ψ cho trước. • Giải: Theo [10.5] thì chỉ còn giá trị ge cần xác định mà thôi! Tuy nhiên ge thực tế không những phụ thuộc vào tốc độ góc động cơ mà còn phụ thuộc vào Mức độ sử dụng công suất của động cơ Yp nữa! • Yp = Công suất động cơ chi dùng để khắc phục các công suất cản Công suất động cơ đang phát ra = 1 ηtl (Fψ + Fw).V Pe • Với Pe được xác định từ đặc tính ngoài ứng với tốc độ v và tay số itl đã cho.
  • 70. Có Yp ta sử dụng đồ thị thực nghiệm cho trước ge ge ( ne , Yp ) với ne xác định từ tốc độ chuyển động n e1 và tay số đang dùng. ne2 - Trong trường hợp không có đồ thị thực nghiệm 10.2, ta có ne3 • thể xác định ge theo phương pháp sau: • Sử dụng biểu thức thực nghiệm: 0 Yp • g e = k y . kω . gemin [ 10. 6] Hình 10.2: Sự phụ thuộc của ge vào hệ số • sử dụng công suất • Trong đó: Đơn vị của g e là g/kW.h, g emin [g/kWh] xác định từ đặc tính ngoài ge (ωe ) của động cơ, k y là hệ số phụ thuỗc vào Yp , k ω là hệ số phụ thuộc vào tỷ số tốc độ • ωe / ωe P hai hệ số này được xác định bằng đồ thị thực nghiệm dưới đây. Chú ý ωe là tốc độ tương ứng với tốc độ V của xe và tay số đang sử dụng.
  • 71. 10.3 Xác định ge bằng các hệ số thực nghiệm • k y đ/c xăng kω 2 đ,c Diesel 1.2 1.1 1 1 0.5 0.9 0 0.4 0.8 Yp 0 0.4 0.8 ωe ωe p 10.4 Đường đặc tính THNL của ô tô khi chuyển động đều: Như bài toán trên ta xác định được qđ ứng với 1 tốc độ V, ở 1 tay số nào đó và trên 1 loại đường với ψ nào đó. Nếu thực hiện nhiều lần bài toán với V thay đổi (ứng với các hệ số cản ψ khác nhau thì ở mỗi tay số ta sẽ xây dựng được các đường cong qđ (V,ψ) Có dạng như hình vẽ sau:
  • 72. Hình 10.4 Đặc tính THNL của ô tô • Ý nghĩa sử dụng: qđ A - Xác định THNL q đ1 khi chuyển động qđ2 ψ3 trên đường có hệ số cản ψ1 ứng với tốc ψ2 độ V1 qđ1 A1 - Ngược lại, xác định tốc độ V2 để đảm ψ1 bảo THNL là qđ2 trên đường có ψ3 nào qđmin đó. - Xác định tốc độ kinh tế Vkt ứng với q đmin Vkt V2 V1 Vmax V - khi chuyển động trên một loại đường nào đó. - Điểm mút của các đường cong cho đường A – A1 ứng với THNL ở các tốc độ cực đại Vmax tức là khi động cơ làm việc toàn tải.