Bài giảng Lý thuyết ô tô - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên (ĐH)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI GIẢNG
HỌC PHẦN: LÝ THUYẾT Ô TÔ
SỐ TÍN CHỈ: 02
LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Hưng Yên - 2015

PHẦN 1: ĐỘNG LỰC HỌC ÔTÔ
Chương 1:
ĐỘNG LỰC HỌC ÔTÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

1.1. Các trạng thái động lực học ôtô :
1.1.1. Khái niệm động lực học ôtô.
Động lực học của ôtô là xác định được lực và mô men tác động lên ôtô và quan trọng hơn
cả là tác động lên bánh xe chủ động để ô tô có thể chuyển động được.
Lịch sử phát triển ngành ô tô đã chứng kiến nhiều loại động cơ khác nhau dùng trên ô tô
máy kéo, nhưng hiện nay nguồn động lực chính dung trên ô tô máy kéo vẫn là động cơ đốt
trong loại piston. Vì vậy xác định được lực hoặc mômen tác dụng lên các bánh xe chủ động
của ô tô máy kéo cần phải nghiên cứu đường đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong loại
piston.
Đường đặc tính tốc độ của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất có ích Ne,
mômen xoắn có ích Me, tiêu hao nhiên liệu trong một giờ GT và suất tiêu hao nhiên liệu ge
theo số vòng quay n hoặc theo tốc độ góc  của trục khuỷu.
Có hai loại đường đặc tính tốc độ của động cơ:
-

Đường đặc tính tốc độ cục bộ.

-

Đường đặc tính tốc độ ngoài, gọi tắt là đường đặc tính ngoài của động cơ.

Đường đặc tính tốc độ động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ thử.
Khi thí nghiệm động cơ trên bệ thử ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là mở bướm
ga hoàn toàn đối với động cơ xăng hoặc đặt thanh răng của bơm cao áp ứng với chế độ cấp
nhiên liệu hoàn toàn đối với động cơ diesel chúng ta nhận được đường đặc tính ngoài của
động cơ. Nếu bướm ga hoặc thanh răng đặt ở các vi trí trung gian sẽ nhận được các đường đặc
tính cục bộ. Như vậy với mỗi động cơ đốt trong sẽ có một đường đặc tính tốc độ ngoài và vô
số đường đặc tính cục bộ tùy theo vị trí của bướm ga hoặc thanh răng.

1.1.2. Các trạng thái động lực học ôtô.
1.1.2.1. Ôtô chuyển động thẳng.

1

Khi « t« chuyÓn ®éng trªn ®-êng trong nhiÒu tr-êng hîp kh¸c nhau: chuyÓn ®éng lªn dèc,
xuèng dèc, trªn ®-êng n»m ngang, chuyÓn ®éng trong ®iÒu kiÖn thêi tiÕt vµ t×nh tr¹ng mÆt ®-êng thay ®æi …
Sau ®©y ta xÐt tr-êng hîp tæng qu¸t lµ khi « t« chuyÓn ®éng lªn dèc, kh«ng æn ®Þnh vµ cã
kÐo theo mãc, mét cÇu chñ ®éng
Ta cã s¬ ®å lùc vµ m«men t¸c dông lªn b¸nh xe trong tr-êng hîp tæng qu¸t ®-îc biÎu thÞ
trªn h×nh vÏ sau:

H×nh 1.1: S¬ ®å lùc t¸c dông lªn « t« khi chuyÓn ®éng lªn dèc trong tr-êng hîp tæng
qu¸t
Trong qu¸ tr×nh « t« chuyÓn ®éng c¸c ph¶n lùc th¼ng gãc tõ ®-êng t¸c dông lªn b¸nh xe
lu«n thay ®æi theo c¸c ngo¹i lùc vµ m«men t¸c dông lªn chóng
TrÞ sè cña c¸c ph¶n lùc vµ m«men nµy ¶nh h-ëng ®Õn chØ tiªu kü thuËt cña « t«:
- ChÊt l-îng kÐo vµ b¸m
- ChÊt l-îng phanh
- TÝnh æn ®Þnh, tuæi thä cña c¸c chi tiÕt, c¸c côm chi tiÕt
Sau ®©y ta sÏ x¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc trong c¸c tr-êng hîp.

a. Tr-êng hîp tæng qu¸t
Trªn h×nh vÏ ta thÊy khi « t« chuyÓn ®éng lªn dèc sÏ chÞu t¸c dông cña c¸c lùc vµ m«men
sau:
2

- Träng l-îng toµn bé cña xe G
- C¸c lùc c¶n: lùc c¶n l¨n Pf, lùc c¶n kh«ng khÝ P , lùc c¶n qu¸n tÝnh Pj, lùc c¶n ë mãc kÐo Pm
vµ chÞu t¸c dông cña lùc kÐo Pk
- C¸c m«men: m«men xco¾n chñ ®éng Mk, m«men c¶n l¨n Mf, m«men qu¸n tÝnh Mj
- Ph¶n lùc th¼ng gãc Z1, Z2
Z1, Z2 cã ®iÓm ®¨t t¹i giao g÷a ®-êng th¼ng ®øng qua t©m trôc b¸nh xe víi mÆt ®-êng
vµ m«men c¶n l¨n Mf
X¸c ®Þnh ph¶n lùc th¼ng gãc ë b¸nh xe tr-íc:
ViÕt ph-¬ng tr×nh m«men ®èi víi ®iÓm A
 MA = Z1L + Ph + (Pi + Pj)hg - Gbcos + Pmhm + Mf1 + Mf2 + Mj1 + Mj2 = 0;

(1.1)

Trong ®ã:
G: träng l-îng toµn bé cña xe
L: chiÒu dµi c¬ së cña xe
a, b: kho¶ng c¸ch tõ träng t©m ®Õn trôc b¸nh xe tr-íc vµ sau:
hg: täa ®é chiÒu cao träng t©m cña xe
h: kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm ®Æt lùc c¶n cña kh«ng khÝ ®Õn mÆt ®-êng
Trong tÝnh to¸n ®Ó ®¬n gi¶n coi h  hg
hm: kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm ®Æt lùc kÐo mãc ®Õn mÆt ®-êng

: gãc dèc cña ®-êng trong mÆt ph¼ng däc
Pi : lùc c¶n lªn dèc, Pi = G sin
Pj: lùc c¶n qu¸n tÝnh khi xe chuyÓn ®éng kh«ng æn ®Þnh
Pm: lùc c¶n ë mãc kÐo
Z1, Z2: hîp lùc cña c¸c ph¶n lùc th¼ng gãc tõ ®-êng t¸c dông lªn b¸nh xe cÇu tr-íc vµ
b¸nh xe cÇu sau
Mj1, Mj2: m«men c¶n qu¸n tÝnh cña b¸nh xe cÇu tr-íc, sau; th-êng trÞ sè cña nã nhá nªn
cã thÓ bá qua
Mf1, Mf2: m«men c¶n l¨n cña b¸nh xe cÇu tr-íc vµ sau
3

Ta cã: Mf1 + Mf2= Mf = Gfrbcos

(1.2)

Khi xe kÐo theo mãc, lùc c¶n ë mãc kÐo ®-îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
Pm = Gm(fcos  sin )

(1.3)

Gm: träng l-îng toµn bé cña mãc
Thay thÕ (1.2), (1.3) vµo (1.1) ta ®-îc:
Z1 L  P hg  (G sin   Pj )hg  Gb cos   Pm hm  Gfrb cos   0

 Z1 

G cos  (b  frb )  (G sin   Pj  P )hg  Pm hm
L

(1.4)

X¸c ®Þnh ph¶n lùc th¼ng gãc ë b¸nh xe sau Z2:
T-¬ng tù ta viÕt ph-¬ng tr×nh m«men ®èi víi ®iÓm B hoÆc c©n b»ng lùc theo ph-¬ng
th¼ng ®øng
Ta x¸c ®Þnh ®-îc Z2 nh- sau:

Z2 

G cos  (a  frb )  (G sin   Pj  P )hg  Pm hm
L

(1.5)

b. Trường hợp xe chuyển động ổn định trên đường nằm ngang, không kéo móc

H×nh 1.2: S¬ ®å lùc t¸c dông lªn b¸nh xe
ë tr-êng hîp nµy ta cã ngay ®iÒu kiÖn sau:
Xe chuyÓn ®éng æn ®Þnh nªn Pj=0; kh«ng kÐo mãc nªn Pm=0 vµ xe chuyÓn ®éng trªn
®-êng b»ng =0 nªn Pi=0

4