1
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CĐCN VIỆT ĐỨC
TÀI LIỆU HỌC TẬP
Học phần
LÝ THUYẾT Ô TÔ – MÁY KÉO
(Lưu hành nội bộ)
Năm 2012
2
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………………...3
CHƯƠNG 1. LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ……………………………….4
1.1.Đường đặc tính tốc độ của động cơ ...................................................................................... 4
1.2. Lực kéo tiếp tuyến của ô tô ................................................................................................. 7
1.3. Lực bám của bánh xe chủ động và hệ số bám ..................................................................... 9
1.4. Lực cản chuyển động của ô tô ........................................................................................... 10
CHƯƠNG 2. ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA BÁNH XE………………………..16
2.1. Khái niệm về các loại bán kính bánh xe và lốp ................................................................. 16
2.3. Xác định phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng dọc ....... 19
2.4. Hệ số phân bố tải trọng lên ô tô ........................................................................................ 21
2.5. Xác định phản lực thẳng góc của đường tác dụng trong mặt phẳng ngang ...................... 22
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA Ô TÔ……………………………………….32
3.1. Cân bằng sức kéo của ô tô ................................................................................................. 32
3.2. Sự cân bằn công suất của ô tô ........................................................................................... 34
3.3. Nhân tố động lực học của ô tô ........................................................................................... 37
3.4. Sự tăng tốc của ô tô ........................................................................................................... 39
3.5. Tính toán sức kéo của ô tô................................................................................................. 43
CHƯƠNG 4. PHANH Ô TÔ………………………………………………………………..46
4.1. Giới thiệu chung ................................................................................................................ 46
4.2. Lực tác dụng lên ô tô khi phanh ........................................................................................ 46
4.3. Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu ....................................................................................... 47
4.4. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh ............................................................. 48
4.5. Điều hòa lực phanh – Phanh không mở ly hợp ................................................................. 50
CHƯƠNG 5. TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ………………………………………………..60
5.1 Tính ổn định dọc của ô tô ................................................................................................... 60
5.2 Tính ổn định ngang của ô tô ............................................................................................... 62
CHƯƠNG 6. TÍNH NĂNG DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ…………………………………...66
6.1 Động học và động lực học quay vòng của ô tô .................................................................. 66
6.2. Ảnh hưởng của sự đàn hồi lốp đến tính năng quay vòng của ô tô .................................... 68
6.3 Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng ................................................................................. 71
6.4. Góc doãng và độ chụm của bánh xe dẫn hướng ................................................................ 73
CHƯƠNG 7. DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ…………………………………………………….75
7.1. Tính êm dịu chuyển động của ô tô .................................................................................... 75
7.2. Sơ đồ dao động tương đương của ô tô .............................................................................. 76
7.3. Phương trình dao động của ô tô ........................................................................................ 78
7.4. Dao động của cầu dẫn hướng ............................................................................................ 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………………..86
3
LỜI NÓI ĐẦU
Trong đào tạo kỹ sư và cử nhân cao đẳng nghành Công nghệ ô tô. Học phần:
Lý thuyết Ô tô – Máy kéo là học phần bắt buộc. Với mục tiêu trang bị cho người học
những kiến thức về các thành phần lực và mô men tác động lên Ô tô – Máy kéo,
cũng như các vấn đề về động học, động lực học của các hệ thống, cơ cấu trên xe.
Ngoài ra còn đánh giá các tính năng của động cơ, tính ổn định, tính dẫn hướng và
mức độ dao động của Ô tô – Máy kéo.
Trong điều kiện hiện nay, trường CĐCN Việt Đức mới chỉ có các giáo trình Lý
thuyết Ô tô – Máy kéo mang tính chất là tài liệu tham khảo (Dùng cho đào tạo kỹ sư
ô tô) của các trường Đại học. Nên không phù hợp với trình độ đào tạo cho đối tượng
là sinh viên hệ Cao đẳng theo học tại trường.
Đứng trước nhu cầu cấp bách: Sinh viên cần được trang bị tài liệu học tập phù hợp
với trình độ được đào tạo. Nên tác giả đã lựa chọn biên soạn cuốn tài liệu học tập đối
với học phần:
LÝ THUYẾT Ô TÔ – MÁY KÉO.
Nhằm giúp cho quá trình dạy và học, cũng như quá trình tự nghiên cứu của sinh viên
nghành công nghệ ô tô học tập tại trường có được tài liệu học tập phù hợp, nhất là với
đối tượng đào tạo theo hệ thống tín chỉ.
Cấu trúc của sản phẩm: Gồm 07 chương được phân bổ theo chương trình chi tiết có
thời lượng 03 tín chỉ, nội dung được sàng lọc và biên soạn một cách dễ hiểu, lô gic.
CHƯƠNG I. LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ.
CHƯƠNG II. ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA BÁNH XE.
CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA Ô TÔ.
CHƯƠNG IV.PHANH Ô TÔ.
CHƯƠNG V. TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ.
CHƯƠNG VI. TÍNH NĂNG DẪN HƯỚNG CỦA Ô TÔ
CHƯƠNG VII. DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ.
Trong quá trình biên soạn tài liệu, tác giả xin chân thành cảm ơn sự đóng góp
quý báu của các thầy cô giáo trong Khoa Cơ khí động lực – Trường CĐCN Việt Đức,
hội đồng khoa học nhà trường.
Tuy nhiên trong nội dung tài liệu không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận
được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
Mọi ý kiến góp ý xin gửi về địa chỉ: anhtinhvd@gmail.com hoặc Bộ môn Lý thuyết –
Khoa Cơ khí động lực – Trường CĐCN Việt Đức.
Xin chân thành cảm ơn.
4
CHƯƠNG 1. LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ
1.1.Đường đặc tính tốc độ của động cơ
§éng c¬ ®Æt trªn c¸c m¸y kÐo vµ « t« chñ yÕu lµ ®éng c¬ ®èt trong lo¹i pit«ng. C¸c
chØ tiªu n¨ng l-îng vµ tÝnh kinh tÕ cña ®éng c¬ ®-îc thÓ hiÖn râ trªn ®-êng ®Æc tÝnh lµm
viÖc cña nã. §-êng ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ sÏ chi phèi ®Æc ®iÓm cÊu t¹o vµ tÝnh n¨ng sö dông
cña « t« m¸y kÐo. V× vËy cÇn thiÕt ph¶i n¾m v÷ng c¸c ®-êng ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®Ó gióp
cho viÖc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò c¬ b¶n trong lý thuyÕt « t« m¸y kÐo nh- nghiªn cøu c¸c tÝnh n¨ng
kÐo vµ tÝnh n¨ng ®éng lùc häc cña m¸y kÐo.
C¸c ®-êng ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ cã thÓ chia lµm 2 lo¹i : ®-êng ®Æc tÝnh tèc ®é vµ
®-êng ®Æc tÝnh t¶i träng.
§-êng ®Æc tÝnh tèc ®é lµ ®å thÞ chØ sù phô thuéc cña c«ng suÊt hiÖu dông Ne, m« men
quay Me, chi phÝ nhiªn liÖu giê GT vµ chi phÝ nhiªn liÖu riªng ge (l-îng chi phÝ nhiªn liÖu ®Ó
s¶n ra mét ®¬n vÞ c«ng suÊt hiÖu dông) theo sè vßng quay n hoÆc theo tèc ®é gãc cña trôc
khuûu.
C¸c lo¹i ®éng c¬ Diesel l¾p trªn m¸y kÐo ®Òu cã bé ®iÒu tèc (m¸y ®iÒu chØnh tèc ®é)
®Ó duy tr× tèc ®é quay cña trôc khuûu khi t¶i träng ngoµi (m« men c¶n Mc) thay ®æi. §-êng
®Æc tÝnh tèc ®é cña ®éng c¬ Diesel phô thuéc rÊt lín vµo ®Æc Ýtnh cña bé ®iÒu tèc, do ®ã nã
cßn gäi lµ ®-êng ®Æc tÝnh tù ®iÒu chØnh.
Có hai loại đường đặc tính tốc độ:
§-êng ®Æc tÝnh tèc ®é ngoµi, gäi t¾t lµ ®-êng ®Æc tÝnh ngoµi.
§-êng ®Æc tÝnh côc bé.
C¸c ®-êng ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ nhËn ®-îc b»ng c¸ch kh¶o nghiÖm trªn c¸c thiÕt bÞ
chuyªn dïng (bµn kh¶o nghiÖm ®éng c¬).
§-êng ®Æc tÝnh ngoµi cña ®éng c¬ nhËn ®-îc khi kh¶o nghiÖm ®éng c¬ ë chÕ ®é
cung cÊp nhiªn liÖu cùc ®¹i, tøc lµ khi ®Æt tay th-íc nhiªn liÖu (ë ®éng c¬ ®iªden) ë vÞ trÝ cùc
®¹i hoÆc më hoµn toµn b-ím ga (ë ®éng c¬ x¨ng). NÕu tay th-íc (Thanh răng) nhiªn liÖu
hoÆc b-ím ga ®Æt ë vÞ trÝ trung gian sÏ nhËn ®-îc ®-êng ®Æc tÝnh côc bé. Nh- vËy ë c¸c
®éng c¬ l¾p bé ®iÒu tèc ®a chÕ độ (m¸y ®iÒu chØnh mäi chÕ ®é) sÏ cã mét ®-êng ®Æc tÝnh
ngoµi vµ v« vµn ®-êng ®Æc tÝnh côc bé tïy thuéc vµo vÞ trÝ tay ga.
1.1.1. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Xăng
Hình 1.1 Đường đặc tính ngoài của động cơ xăng
a. Không có bộ hạn chế số vòng quay b. Có bộ hạn chế số vòng quay
Loại động cơ này thường được dùng trên xe du lịch và đôi khi được dùng trên xe khách.
5
Số vòng quay nmin của trục khuỷu là số vòng quay nhỏ nhất mà động cơ có thể làm
việc ổn định ở chế độ toàn tải.
Khi tăng số vòng quay thì mô men và công suất của động cơ tăng lên. Mômen xoắn
đạt giá trị cực đại Mmax ở số vòng quay nM và công suất đạt giá trị cực đại Nmax , Mmax ở số
vòng quay nN và nM. Các giá trị Nmax , Mmax và số vòng quay tương ứng với các giá trị trên
nN và nM được chỉ dẫn trong các đặc tính kỹ thuật của động cơ. Động cơ ô tô làm việc chủ
yếu trong vùng nM - nN.
Khi tăng số vòng quay của Trục khuỷu lớn hơn giá trị nN công suất sẽ giảm, chủ yếu
là do khả năng nạp hỗn hợp khí cháy kém đi và do tổn thất ma sát trong động cơ. Ngoài ra
khi tăng số vòng quay sẽ làm tăng tải trọng động gây hao mòn nhanh các chi tiết của động
cơ. Vì thế khi thiết kế ô tô du lịch thì số vòng quay của Trục khuỷu động cơ tương ứng với
tốc độ cực đại của xe đi trên đường nhựa tốt nằm ngang không quá 10 ÷ 20% so với số vòng
quay nN.
Đối với động cơ Xăng đặt trên xe tải thường có bộ phận hạn chế số vòng quay Trục
khuỷu nhằm tăng tuổi thọ của động cơ. Bộ hạn chế số vòng quay làm giảm lượng nhiên liệu
cung cấp cho động cơ, do đó công suất và mômen của động cơ sẽ giảm và số vòng quay của
Trục khuỷu sẽ nhỏ hơn giá trị nN.
Trên đồ thị b: Đường nét đứt ứng với động cơ không có bộ hạn chế số vòng quay, còn nét
liền ứng với động cơ có bộ phận hạn chế số vòng quay.
1.1.2. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Diesel
Động cơ Diesel thường được dùng trên xe tải, xe khách và ngày nay dùng cho cả xe
du lịch. Trên động cơ này thường dùng bộ điều tốc hai chế dộ hoặc nhiều chế độ (Đa chế
độ).
Với bộ điều tốc nhiều chế độ sẽ giữ cho chế độ làm việc của động cơ ở vùng tiêu
hao nhiên liệu riêng ít nhất.(hình 1.2)
Ở hành trình không tải động cơ có số vòng
quay chạy không nck. Khi xuất hiện tải
trọng thì bộ điều tốc sẽ tăng lượng nhiên
liệu cung cấp vào các xi lanh động cơ, nhờ
vậy công suất và mômen quay của động cơ
tăng lên, đồng thời số vòng quay của Trục
khuỷu động cơ có giảm đi. Khi thanh răng
của Bơm cao áp dịch chuyển tới vị trí tính
toán nhất định
(Do tác dụng của bộ điều tốc) tương ứng
với điểm tiêu hao nhiên liệu riêng ít nhất thì
công suất của động cơ đạt giá trị cực đại
(Điểm b trên đồ thị). Hình 1.2: Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Diesel
Công suất cực đại của động cơ khi làm việc có bộ điều tốc gọi là công suất định mức
của động cơ Nn còn mômen xoắn ứng với công suất cực đại gọi là mômen xoắn định mức
Mn, số vòng quay ứng với công suất cực đại là số vòng quay định mức nn . Khoảng biến
thiên tốc độ nck – nn phụ thuộc vào độ không đồng đều của bộ điều tốc.
Các đường đồ thị nằm trong khoảng tốc độ từ nck – nn gọi các đường đồ thị có điều
tốc, còn các đường nằm trong khoảng tốc độ nn – nM gọi đường đồ thị không có điều tốc.
Ở vùng tốc độ từ nck – nn các đường Ne và Me có dạng đường thẳng. Đối với máy kéo
động cơ làm việc ở gần vùng công suất định mức.
Để xét khả năng thích ứng của động cơ đối với sự tăng tải do ngoại lực tác dụng khi
ô tô, máy kéo làm việc người ta đưa ra hệ số thích ứng của động cơ theo mômen xoắn và
xác định bằng công thức: