CH
NG 8 : QUAY VÒNG Ô TÔ VÀ H TH NG LÁI
ƯƠ
Ệ Ố
Ộ
Ự Ọ
Ọ
Ộ
8.1. Đ NG H C VÀ Đ NG L C H C QUAY VÒNG C A Ô TÔ :
Ủ
8.1.1. Đ ng h c quay vòng c a ô tô : ủ ọ ộ
ệ ữ ủ
q
M i quan h gi a các góc quay vòng c a hai bánh t khi qua vòng : ng đ m b o cho chúng không b tr xe d n h ẫ ướ ị ượ ố ả ả
=
- a a
1
2
gcot
gcot
L
R=
(8.1)
(8.2)
Bán kính quay vòng : L tgα
=
ậ ố
tg
a w (8.3)
v L
V n t c góc khi quay vòng : v = R
ố ủ
a a
2
= + = e
a Gia t c c a xe khi quay vòng : v cosL dω dt tg L dv dt d dt (8.4)
2
ừ =a T hình 8.3, ta có : cos
R + 2 RL (8.5)
2
Thay t ừ
)
2 +
R
[
=e
+
dα dt
LR
dv dt
1 R
(8.5) và (8.2) vào (8.4), ta có : ( ] Lv
(8.6)
v2
q
B
E
v1
A
a
1
L
v4
v3
a a a
1
2
F
C
D
0
ơ ồ ộ ủ ỏ
Hình 8.1 : S đ đ ng h c quay vòng c a ô tô khi b qua bi n d ng ngang ạ ọ ế
o 1
a
30
Lý thuy tế
25
20
Th c tự ế
15
10
5
0
o 2
a
15
25
45
5
35
Hình 8.2 : Đ th lý thuy t và th c t ồ ị ế
góc quay vòng c a hai bánh xe d n h ệ ề ng ủ ự ế ề ố ẫ v m i qian h v các ướ
L
b
2
v
jx
T
q
b
v
F
j t
jh
jy
b
1
v
ng
b
R
a
Hình 8.3 : S đ ơ ồ đ ng ộ h c ọ quay vòng c a ô ủ tô có 2 bánh d n ẫ h ướ phía cướ tr
a
1
a
2
r
w
e
0
c xác đ nh nh sau : ượ ư ị Khi xe quay vòng Jx và jy đ
Ta có :
jb = ω2.ρ ; jt = ε.ρ (8.7)
jx = jt.cosβ – jb.sinβ = ε.ρ.cosβ – ω2.ρ.sinβ (8.8)
ụ Chi u jế b và jt lên hai tr c, ta có :
jy = jt.sinβ – jb.cosβ = ε.ρ.sinβ – ω2.ρ.cosβ (8.9)
Theo hình 8.3, ta có :
ρ.cosβ = R ; ρ.sinβ = b
(8.10)
2
)
( Rv
2 L
Thay (8.3), (8.6), (8.10) vào (8.8) và (8.9), ta có : +
x
= - j
2 bv 2 R
dv + dt LR dα dt
(8.11)
2
2
)
+
( Rv
2 L
[
=
+
+
]
j
y
dv dt
LR
(8.11)
dα dt
b R
v R
8.1.2. Đ ng l c h c quay vòng c a ô tô : ủ ự ộ ọ
x :
Ph ươ ng trình cân b ng theo tr c T ằ ụ
Σ Xi = 0
(8.12)
y :
Ph ng trình cân b ng theo chi u tr c T ươ ụ ề ằ
Σ Yi = 0 (8.13)
ng trình cân b ng momen quanh tr c ụ ằ
Ph th ng đ ng T ứ ẳ ươ z :
(8.14) Σ Miz = 0
P’’k1
q
Y’’b1
x
P’k1
P’’f1
Y’b1
Pw
a
P’f1
b
vt
L
Pjl
Pjlx
y
T
Pjly
b
e
P”k2
Pi
a
Pj
1
a w
P’k2
b
2
e
Jz
0
P’f2
P”f2
R
Y’b2
Y”b2
ơ ồ ộ
Hình 8.4 : S đ đ ng l c h c quay vòng c a ô tô khi hai ọ bánh xe d n h ng phía tr ủ c ướ ự ẫ ướ
L c quán tính ly tâm : ự
=
+
P
P
P jl
2 jlx
2 jly
2
(8.15)
+
ø Ø
)
a
( Rv
2 L
=
=
+
P
m
jlx
jx
G g
dv dt
2 bv 2 R
2
- œ Œ (8.16) ß º
d dt )
+
LR ( Rv
2 L
2
=
=
+
(cid:252) (cid:236) ø Ø a
P
m
+ vb
jly
jy
G gR
dv dt
LR
d dt
(cid:253) (cid:237) (8.17) œ Œ
ß º (cid:254) (cid:238)
-=
P
jlx
ể ề
2
=
P
jly
(8.18) Khi chuy n đ ng đ u, ta có : ộ 2 Gbv 2 gR
Gv gR
(8.19)
8.2. TÍNH CH T QUAY VÒNG THI U, TH A VÀ
Ừ
Ấ
Ế
TRUNG TÍNH :
ng đàn h i c a l p t i ề ộ ả ưở ồ ủ ố ớ
8.2.1. Khái ni m v đ nh h ệ quay vòng ô tô :
ẳ
Yb
a
M t ph ng ặ quay c a ủ bánh xe
b
d
d
0
c
0’
v
Hình 8.5 : S đ bánh xe lăn khi l p b bi n d ng d ơ ồ ị ế ạ ố i ướ
tác d ng c a l c ngang ủ ự ụ
Yb
j Pj
y=Zb
y
B
A
d 0
ồ ị ệ
Hình 8.6 : Đ th quan h gi a ph n l c ngang và góc l ch h ả ự d c a l p ủ ố ệ ữ ng ướ
=
k
c
Nên Do Yb = kc.δ Y b δ
8.2.2. Quay vòng ô tô khi l p b bi n d ng ngang : ị ế ố ạ
Theo hình 8.7, ta có :
1)
– d EH = R1 tg(a
2
FH = R1 tgd
Suy ra :
1) + tgd
2 )]
=
– d L = EH + FH = R1 [tg(a
R
1
(cid:222)
(tg
L )
d+ tg
1
2
d - a
(8.21)
L
Pjly
d
Pjl
2
v2
d
1
d
Pjlx
F
H
E
2
a
T
a –d
1
d
1
d
2
v1
R1
a
–
d d
1
d
1
2
ơ ồ ộ ủ ố
O1 Hình 8.7 : S đ đ ng h c quay vòng c a ô tô khi l p ọ b bi n d ng ngang ạ
ị ế
Theo 8.2 bán kính quay vòng c a xe khi b qua bi n d ng ủ ế ạ ỏ
=
R
ngang :
L tg
a
L
ỏ ị N u ế δ1, δ2 và α có giá tr nh thì :
R
1
»
d+a
2
1
» L
(8.22) d -
R
(8.23)
a
Các tr ườ ng h p : ợ
(cid:222) ấ δ1 = δ2 R1 = R, tính ch t quay vòng trung tính
(cid:222) δ1 > δ2 R1 > R, tính ch t quay vòng thi u ế ấ
(cid:222) δ1 < δ2 R1 < R, tính ch t quay vòng th a ừ ấ
ng c a tính ch t quay vòng trung tính, ưở
8.2.3. nh h Ả thi u ho c th a t ặ ủ i tính n đ nh chuy n đ ng c a ô tô : ể ừ ớ ấ ị ủ ộ ổ ế
8.2.3.1. Tr ng thái chuy n đ ng c a xe có tính ch t ủ ộ ấ ể
ạ quay vòng trung tính (δ1 = δ2 ) :
n1
n2
ể
ộ
ng chính Tr c đ ụ ườ
Y
H ng chuy n đ ng ướ c a xe khi có Y tác ủ d ngụ
v1
v2
d
vT
1
d d
T
E
F
2
1
Hình 8.8 : S đ chuy n đ ng c a ô tô có tính ch t quay vòng ơ ồ ủ ể ấ ộ
trung tính
8.2.3.2. Tr ng thái chuy n đ ng c a xe có tính ch t ủ ộ ể ấ ạ
quay vòng thi u (ế δ1 > δ2 ) :
O1
R1
Y
v1
v2
vT
d
1
d
E
F
T
2
Pjlx
ộ
H ng chuy n đ ng c a ủ ể ướ xe khi có l c Y tác d ng
ự
ụ
Pjly
Pjl
ể ấ ơ ồ
Hình 8.9 : S đ chuy n đ ng c a ô tô có tính ch t ủ ộ quay vòng thi uế
8.2.3.3. Tr ng thái chuy n đ ng c a xe có tính ch t ủ ộ ể ấ ạ
quay vòng th a (ừ δ1 < δ2 ) :
v2
Pjly
Pjl
vT
v1
T
d
2
d
1
Pjlx
ể
Y
H ng chuy n ướ đ ng c a xe khi ủ ộ có l c Y tác d ng
ự
ụ
R1
O1
ơ ồ ể ấ ộ
Hình 8.10 : S đ chuy n đ ng c a ô tô có tính ch t quay vòng ủ th aừ
8.3. CÔNG D NG, YÊU C U, PHÂN LO I H Ạ Ệ
Ụ
Ầ
TH NG LÁI :
Ố
8.3.1. Công d ng : ụ
8.3.2. Yêu c u :ầ
8.3.3. Phân lo i :ạ
8.4. K T C U C A H TH NG LÁI :
Ệ Ố
Ủ
Ấ
Ế
8.4.1. S đ c u t o c a h th ng lái : ơ ồ ấ ạ ệ ố ủ
Hình 8.11 : S đ h th ng lái ô tô ơ ồ ệ ố
q
q
4
q
4
3
q
3
2
q
2
wi
1
q
1
W
0
W
W
W
W
Hình 8.12 : Gi n đ bi u hi n m i quan h gi a t s ệ ữ ỷ ố ồ ể ố
ơ ấ
ệ truy n c a c c u lái và góc quay c a bánh xe ả ủ ủ ề
8.4.2. C c u lái : ơ ấ
ỷ ố ơ ấ ề
=
=
i
ω
T s truy n c a c c u lái : ủ ω
dθ dΩ
θ Ωω
(8.24)
Hi u su t thu n ấ ệ ậ ƞt :
1
r
r
r1
r2
2
=
η
-= 1
-= 1
t
NN N
N N
1
1
+ ωMωM 1 ωM 1
1
+
r2
-
-= 1
η
t
MiM ω r1 iM 1
ω
(8.25)
Hi u su t ngh ch ấ ệ ị ƞn :
N
N
r
r
r1
r2
2
=
η
-= 1
-= 1
n
2 N
N N
2
2
+ ωMωM 1 ωM 2
2
+
r1
r2
-= 1
η
n
MiM ω M
2
-
(8.26)
Hi u su t c a c p bánh răng tr c vít : ụ ệ ặ
η
tgβ +
t
tg(β
ρ)
ấ ủ =
(8.27)
=
tg(β Và hi u su t ngh ch là : ấ
ρ) ị
η ệ n
tgβ
-
(8.28)
M
1
Mr1
M
r2
M
2
Hình 8.13 : S đ c c u lái
ơ ồ ơ ấ
i w
22
20
18
16
14
12
0
- q
+ q 0
0
-720 -540 -360
360
540 720
Hình 8.14 : Quan h c a t s truy n i ệ ủ ỷ ố ố ờ ề ω đ i v i các góc
quay vành tay lái
l
0
0
- 0
+ q q
ự ả ổ ở λ ph thu c theo góc ộ ụ
Hình 8.15 : S thay đ i kho ng h quay θ
a)
c)
b)
d)
f)
g)
e)
8.4.3. Truy n đ ng lái : ề ộ
Hình 8.16 : S đ hình thang lái các lo i. ạ ơ ồ
ộ ầ ủ ẫ
ơ ồ ệ ố ng và h th ng treo đ c l p h Hình 8.17 : S đ h th ng lái c a ô tô có m t c u d n ệ ố ộ ậ ướ
O
O
O
A
O
A
r
r r
b)
a)
r
ớ ộ ủ ố ọ ơ ấ
Hình 8.18 : B trí c c u lái thích h p v i đ ng h c c a h ệ ợ th ng treo ố
8.5. HÌNH THANG LÁI :
8.5.1. Đ ng h c hình thang lái : ộ ọ
ụ ả ả
ệ ớ
=b
=a
gcot
,
gcot
OD L
OC L
t : Hình thang lái có nhi m v đ m b o cho hai bánh ệ α và β theo quan h không đ i ng quay v i góc d n h ổ ẫ đ m b o đi u ki n quay không tr ệ ả ướ ả ượ ề
OD
OC
=
=a
-
gcot
gcot
L
b L
- b (8.29) V yậ
8.5.2. Ki m tra hình thang lái : ể
GF
b 2
=
=
EBgGcot
cot
EBgF
BF EF
EF
-
=
Ta có :
+
GF
b 2
=b
=
gcot
EF
AF EF
Trong ∆EFA ta có :
Hai ∆GEF và ∆GCB đ ng d ng cho ta qua h gi a ệ ữ ạ (cid:217)
GF2
=
=
ồ hai góc cotgb và cotg : GBE
gcot
EBgGcot
b L
EF
- b
(8.30)
a=
GBE
(cid:217)
So sánh (8.30) và (8.29) ta th y ấ
L
A
D
b
G'
b
G
F
a
E
C
B
a
các bánh xe d n h
ơ ồ ủ ị Hình 8.19 : S đ xác đ nh quan h gi a các góc quay c a ng ẫ ệ ữ ướ
q
8.5.3. Xác đ nh kích th c hình thang lái : ị ướ
C
b
n
q
m
xL
L
ơ ồ ủ ị
Hình 8.20 : S đ xác đ nh góc nghiêng c a các đòn bên c a hình thang lái ủ
b
B
A
a
b
g
g
m
L' H N I
F L
F'
g là góc gi a đòn ữ ng song song v i tr c d c c a ô tô ủ ớ ụ
ơ ồ ớ
ọ Hình 8.21 : S đ hình thang lái v i góc nghiêng bên và đ ườ
+
+
IH
== b
' IL
' NL
NH
'
: ủ b Quan h hình h c c a ệ ọ , g và a
-= bNL
' IL
NH
-
(
)
(
-=
a+g
b - g -
)
sinmb
sinm
2'
2
2
2
=
=
(8.31)
' NL
' FL
' NF
LF
' NF
2
(
)
(
(
)
=
[
+g
] 2
- -
sinm2b
cosm
) cosmβ
α
- - g - g -
(8.32)
2
(
)
(
(
)
[
(
(
)
] 2
a+g
) =b
+g
So sánh (8.31) và (8.32) ta có :
sinmb
sinm
sinm2b
cosm
) cosmβ
α
- - g - g - - g - -
2
)
+g
Qua bi n đ i trung gian ta có : ế ổ
α)
+g=b
arctg
arcsin
2
a+g (
)
a+g
g - - -
sinm2 +
( cosm sinmb
+g ( sinbm 2 2 cosm
+g (
α)
sinm[b
sinb2 +g (
α)]
- -
(8.33)
g > g 1
2
g > g 2
hl
a
g
lt
max
a
D
g » g 3
hl
a = a
l
t
g < 4 g 5
g < g 4
3
0
i
=
a D
h k
a
khi Rmin
b a D b
0
ồ ị ể ủ ọ
Hình 8.22 : Đ th đ ch n g c nghiêng c a các đòn bên ố c a hình thang lái ủ
g
o
m n
66
68
70
72
74
0,44
0,52 0,56 0,6
0,48
b L
Hình 8.23 : Đ th bi u hi n quan h ụ ồ ị ể ệ
b L m ệ g ph thu c vào và ộ n
8.6. XÁC Đ NH L C C A NG Ự Ủ Ị ƯỜ I LÁI TÁC D NG LÊN VÔ Ụ
LĂNG :
Mômen c n chuy n đ ng : ể ả ộ
M1 = Gbx . fc
ầ ư chi u dài c a b m t ti p xúc gi a l p và ề ặ ế ữ ố ủ ề
2
=
M t ph n t ng : đ ộ ườ
x
r5.0
2 r bx
-
N u th a nh n r ừ ế ậ bx = 0,96r ta có x = 0.14r thì
M2 = Yb.x = 0,14Gbxφ1r
Mc = 2(M1 + M2)g
T ng mômen c n quay vòng c hai bánh d n h ả ổ ở ả ướ ẫ
ng là : = 2Gbx(fc + 0,14φ1r)g (8.34)
α
l
γ1
rbx
r1
n
c
ặ
Hình 8.24 : S đ tr đ ng nghiêng trong m t ph ng ngang ơ ồ ụ ứ ẳ
d
c
Hình 8.25 :
d'
C
G
v
m
e
m'
E
Ñ
N N S đ ơ ồ l c tác ự d ng ụ lên h ệ th ng ố lái
n
b l
l'a
A
B
Q
al
O
R
Pl
c
=
P l
max
M ηηiRi dω 1
t
Suy ra :
(8.35)
O
r
x
x b r
Yb
ự ụ ặ ể
Hình 8.26 : Đ c đi m l c ngang tác d ng lên bánh xe khi quay vòng
