25 trang 22 lượt tải

Chương 7: Phân bố tải trọng pháp tuyến, khả năng bám và tính ổn định của ô Tô | Tài liệu môn Công nghệ kĩ thuật ôto Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

44

Mục đích: Trong chương này, chúng ta xác định tải trọng pháp tuyến lên bánh xe , khả năng bám của chúng. Đồng thời khảo sát tính ổn định của ô tô trong mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang khi xe đứng yên và cả khi xe chuyển động. Mục tiêu: Sau khi học xong chương này, các sinh viên có khả năng. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

Môn: Công nghệ kĩ thuật oto (OTO21) 155 tài liệu

Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 3.1 K tài liệu

Tác giả:

Profile

Lê Kim Dung

7 tháng trước
Danh sách Quiz
/25
109
Ch±¡ng 7
PHÂN B TÞ ¾I TR NG PHÁP TUY N, Þ ¾
KH¾ NNG BÁM VÀ TÍNH N A Ô TÔ Þ ÞNH Cþ
M c ích: ÿ Trong ch ng này, chúng ta xác nh t±¡ ß ¿i tr ng pháp ß
tuy¿n tác d ng lên các bánh xe, kh n ng bám c a chúng. ng th i kh o ÿ ¿ ÿ ß ß ¿
sát tính n nh c a ô tô trong m t ph ng d c và m t ph ng ngang khi xe ß ß ÿ ¿ ¿ ß ¿ ¿
ÿ ¿ ß ßng yên và c khi xe chuy n ng.
M c tiêu:ÿ Sau khi h c xong ch ng này, các sinh viên có kh n ng: ß ±¡ ¿
Xác c ph n l c th ng góc tác d ng lên các bánh xe trong ßnh ±ÿ ¿ ÿ ¿ ÿ
nhÿng u ki n chuy n ng khác nhau c a ô tô. iß ß ß ß ÿ
Xác c h s phân b t i tr ng lên các bánh xe c a ô tô. ßnh ±ÿ ß ß ß ¿ ß ÿ
ß ±ÿ ß ß ¿nh ngh)a c h sß thay i t i trßng lên các bánh xe c a ô tô. ÿ
ßnh ngh)a c tính n nh c a ô tô, tính n nh d c t nh, tính ±ÿ ß ß ÿ ß ß ß )
ß ßn ßnh d c ßng.
Xác c góc d c gi i h n mà t i ó ô tô b l t hay b ßnh ±ÿ ß ß ¿ ¿ ß ¿ ß ß
tr±ÿt trong nh ng u ki n chuy n ng khác nhau. ÿ iß ß ß ß
Xác c v n t c gi i h n mà t i ó ô tô b l t hay b ßnh ±ÿ ¿ ß ß ¿ ¿ ß ¿ ß ß
tr±ÿt trong nh ng u ki n chuy n ng khác nhau. ÿ iß ß ß ß
7.1. PHÂN B T I TR NG VÀ KH N NG BÁM C A Ô TÔ Þ ¾ Þ ¾ þ
Nh± chúng ta ã bi ¿t, tính ß ßn nh c a ô tô ph thuÿ ÿ ßc vào sÿ phân b ß
t¿i trßng lên các c¿u và kh¿ n ng bám giÿa các bánh xe vß ¿i m t ±ßng.
Trong ó, kh ¿ nng bám l¿i ph thu c vào ph n l c thÿ ß ¿ ÿ ¿ng góc c a ÿ ±ßng
tác dÿng các bánh xe và h sß ß bám gi a bánh xe v i m t ÿ ß ¿ ±ßng.
Khi xe chuy n ng, các ph n l c th ng góc tác d ng lên các bánh ß ß ¿ ÿ ¿ ÿ
xe luôn thay i tu thu c vào tr ng thái và u ki n chuy n ng. Giá ß ÿ ß ¿ iß ß ß ß
trß c a các ph n l c này có nh h ng tr c ti p n các ch tiêu k thu t ÿ ¿ ÿ ¿ ±ß ÿ ¿ ¿ ß ÿ ¿
cÿa ô tô nh : kh n ng kéo và bám, ch t l ng phanh, tính n nh và ± ¿ ¿ ±ÿ ß ß
tußi th c a các chi ti t. B i v y, chúng ta s xác nh các ph n l c ó ß ÿ ¿ ß ¿ ¿ ß ¿ ÿ
trong các tr ng h p c th sau: ±ß ÿ ÿ ß
110
7.1.1. Xác n lßnh ph¿ ÿc th ng góc c a ng tác d ng lên các bánh ¿ ÿ ±ß ÿ
xe trong m t ph ng d c ¿ ¿ ß
7.1.1.1. Tr ng h p chuy n ng t ng quát ±ß ÿ ß ß ß
Xét ô tô chuy n ng lên d c không n nh có kéo r moóc: ß ß ß ß ß ¡
Hình 7.1: S¡ ß các lÿc và mômen tác dÿng lên ô tô khi chuyßn ßng lên dßc.
Trên hình 7.1 trình bày s các l c và mômen tác d ng lên ô tô ¡ ß ÿ ÿ
ang chuyß ß n ng t ng tßc trên d c. Ý ngh a c a các ký hi u trên ß ß ) ÿ ß ß
hình v nh sau: ¿ ±
G – Trßng l c a ô tô. ±ÿng toàn bß ÿ
F
k
– Lÿc kéo ti p tuy n các bánh xe ch¿ ¿ ß ÿ ßng.
F
f1
– Lÿc c n l n các bánh xe c u tr¿ ß ¿ ±ßc.
F
f2
– Lÿc c n l n các bánh xe c u sau.¿ ß ¿
F
ω
– Lÿc c n không khí.¿
F
i
– Lÿc c n lên d¿ ßc.
F
j
– Lÿc c¿n quán tính khi xe chuyßn ßng không ßn ßnh (có gia tßc).
F
m
– Lÿc c n móc kéo.¿ ß
M
f1
– Mômen c n l n các bánh xe c u tr c. ¿ ß ¿ ±ß
M
f2
– Mômen c n l n các bánh xe c u sau.¿ ß ¿
α
– Góc d c c a m t ß ÿ ¿ ±ßng.
111
f – H n.ß s c n lß ¿
r
b
– Bán kính tính toán c a bánh xe.ÿ
h
g
– Tßa tr ng tâm c a xe theo chi u cao.ß ß ÿ ß
h
m
– Kho¿ng cách t m t l c kéo móc n m t ÿ iß ¿ ÿ ¿ ¿ ±ßng.
L – Chißu dài c s c a ô tô.¡ ß ÿ
l
m
– Kho¿ng cách t tâm bánh xe sau n m t l c kéo móc.ÿ ¿ iß ¿ ÿ
Z
1
, Z
2
– Ph¿n l c pháp tuyÿ ¿n cÿa m t ¿ ±ßng tác dÿng lên các bánh.
M
j1
, M
j2
– Mômen c n quán tính c a bánh xe, thông th ng tr s ¿ ÿ ±ß ß ß
này nh nên có th b qua.ß ß ß
Qua vi c l y mômen l n l t i v i m Oß ¿ ¿ ±ÿ ß ß iß
2
, O
1
(O
1
, O
2
là giao
ÿ ÿ ÿißm c a m¿ ±ß ¿ ¿ ¿ ÿt ng vßi m t ph ng th ng ng qua tr c c a bánh xe c¿u
tr±ßc, c u sau)¿
và rút g n ta c: ß ±ÿ
1
Z
=
L
hFh)FFsinG()frb(cosG
mmgjb
−
+
+
α
−
−
α
ω
(7.1)
L
hFh)FFsinG()fra(cosG
Z
mmgjb
2
+
+
+
α
+
+
α
=
ω
(7.2)
7.1.1.2. Tr ng h p xe chuy n ng n nh trên ng n m ngang, ±ß ÿ ß ß ß ß ±ß ¿
không kéo r moóc ¡
Trong tr ng h p này,xe chuy±ß ÿ ß ßn ßng ßn nh nên F
j
= 0; không
kéo r¡moóc nên F
m
= 0, và xe chuyß ±ß ¿n ßng trên ng b ng
³
= 0 nên
F
i
= Gsin
= 0.
Hình 7.2: S mômen và l c tác d ng lên ô tô chuy n ng trên ¡ ß ÿ ÿ ß ß ±ßng
n¿m ngang.
112
ß xác nh các l c Zß ÿ
1k
, Z
2k
,
ta l p ph ng trình mômen i v i ¿ ±¡ ß ß
ißm O
2
và O
1
r i rút g n, ta c: ß ß ±ÿ
L
hF)frb(G
Z
gb
k1
ω
−
−
= (7.3)
L
hF)fra(G
Z
gb
k2
ω
+
+
=
7.1.1.3. Tr ng h p xe ang phanh trên ng n m ngang, không kéo ±ß ÿ ±ß ¿
r¡moóc
Hình 7.3: S¡ ß l c tác d ng lên ô tô khi phanh trên ng nÿ ÿ ±ß ¿m ngang,
không kéo r moóc. ¡
Trong tr ng h p này, ta coi l c c n không khí 0F±ß ÿ ÿ ¿ ≈
ω
, mômen c¿n
ln M
f
≈
0, l c quán tính cùng chi u chuyÿ ß ßn ng c a xe. ß ÿ
T ng t nh trên, ta c ng xác c Z±¡ ÿ ± i ßnh ±ÿ
1p
và Z
2p
thông qua vi c ß
l¿y mômen i v i m Oß ß iß
2
và O
1
, rßi rút g n ta c: ß ±ÿ
j g
1p
Gb F h
Z
L
+
=
(7.4)
j g
2p
Ga Fh
Z
L
−
=
7.1.1.4. Tr ng h p xe ng yên trên ng n m ngang, không ±ß ÿ ÿ ±ß ¿
kéo r moóc ¡
Trong tr ng h p này, ch còn ba l c tác d ng lên xe: tr ng l ng ±ß ÿ ß ÿ ÿ ß ±ÿ
toàn b c a xe G và các ph n l c th ng ng tác d ng lên các bánh xe ß ÿ ¿ ÿ ¿ ÿ ÿ
cÿa c u tr c và c u sau tr ng thái t nh Z¿ ±ß ¿ ß ¿ )
1t
và Z
2t.
ü
ü
ý
ü
þ
ü
ü
ý
ü
þ
113
Hình 7.4: S¡ ß l c tác d ng lên xe khi ng yên. ÿ ÿ ÿ
Z
1t
và Z
2t
cing c xác nh b ng cách l y mômen i v i m ±ÿ ß ¿ ¿ ß ß iß
O
2
và O
1
:
1t
Gb
Z =
L
;
2t
Ga
Z =
L
(7.5)
7.1.1.5. H s phân b t i tr ng lên các bánh xe c a ô tô ß ß ß ¿ ß ÿ
Trong thÿ ¿c t , ô tô làm vi c nhß ß ÿng ißu kißn khác nhau tu thu c ÿ ß
vào u ki n ng xá và siß ß ±ß ÿ ißu khi n c a ng i lái. Do ó, trß ÿ ±ß ß sß các
ph¿n l c th ng góc tÿ ¿ ÿ ±ßng tác d ng lên các bánh xe cÿ ing b thay i ß ß
theo. Tuy nhiên, các h p l c Zÿ ÿ
1
+ Z
2
v¿n luôn b ng tr¿ ßng l±ÿ ÿng c a xe.
Ngh)a là khi chuy n ng tiß ß ¿n, tr ng lß ±ÿng phân ra c¿u tr±ßc s gi m i và ¿ ¿
trßng l ng phân ra c±ÿ ¿u sau s¿ t ng lên. Khi phanh ô tô, tr ng lß ±ÿng phân
ra c¿u sau gi¿ m i, còn ph n tr¿ ßng l ng phân ra c u tr±ÿ ¿ ±ßc s¿ t ng lên.
ß ánh giá s phân b t i tr ng, ng i ta ra a khái ni m h s ÿ ß ¿ ß ±ß ± ß ß ß
phân b t i tr ng và c c tr ng b i t s : ß ¿ ß ±ÿ ¿ ± ß ß ß
1
1
2
Z
n =
G
Z
n =
G
ü
ü
ý
ü
þ
(7.6)
Z
1
, Z
2
– Ph¿n l c th ng t ng tác d ng lên các bánh xe.ÿ ¿ng ÿ ÿ ±ß ÿ
n
1
, n
2
– Hß sß phân bß t¿i trßng lên các bánh xe c¿u tr±ßc và c¿u sau.
G – Trßng l c a ô tô.±ÿng toàn bß ÿ
114
H s phân b t i tr ng c xác ng v i t ng tr ng h p c ß ß ß ¿ ß ±ÿ ßnh ÿ ß ÿ ±ß ÿ ÿ
thß sau:
7.1.1.5.1. Xe ng yên trên ng n m ngang, không kéo rÿ ±ß ¿ ¡moóc
Thay các giá tr c a Zß ÿ
1
và Z
2
ß (7.5) vào (7.6) ta c: ±ÿ
1t
1t
2t
2t
Z
Gb b
n = = =
G GL L
Z
Ga a
n = = =
G GL L
(7.7)
n
1t
, n
2t
– Hß s t i tr ng t nh lên các bánh xe c u tr c ß phân bß ¿ ß ) ¿ ±ß
và c u sau.¿
7.1.1.5.2. Xe chuy n n nh trên ng n m ngang, không kéo ß ßng ß ß ±ß ¿
r¡moóc
Thay các giá tr Zß
1
và Z
2
ß bi u th c (7.3) vào (7.6) ta c: ß ÿ ±ÿ
GL
hFGfr
n
GL
hFGfr
GL
Gb
G
Z
n
gb
t1
gb
k1
k1
ωω
+
−=
+
−==
(7.8)
b g b g
2k
2k 2
Gfr F h Gfr F h
Z Ga
n n
G GL GL GL
ω ω
+ +
= = + = +
n
1k
, n
2k
– Hß s t i tr ng lên các bánh xe tr c và sau ß phân bß ¿ ß ±ß
khi xe chuy n ng t nh tiß ß ß ¿n.
7.1.1.5.3. Xe ng n moóc ang phanh trên ±ß ¿m ngang không kéo r¡
Thay các giá tr Zß
1p
và Z
2p
ß bi u th c (7.4) vào (7.6) ta c: ß ÿ ±ÿ
1p j g j g
1p 1t
Z F h Fh
Gb
n n
G GL GL GL
= = + = + (7.9)
2p j g j g
2p 2t
Z Fh Fh
Ga
n n
G GL GL GL
= = − = −
1p
n
,
2p
n
– Hß s t i tr ng ra c u tr c và c u sau khi ß phân bß ¿ ß ¿ ±ß ¿
phanh xe.
j
F – Lÿc quán tính c a ô tô khi phanh.ÿ
Qua các tr±ßng h p nghiên c u trên, ta có nh n xét sau: ÿ ÿ ¿
7 Sÿ phân b t i tr ng lên các bánh xe ph thu c vào t a tr ng ß ¿ ß ÿ ß ß ß ß
tâm c a xe. ÿ
t
115
7 Tßa tr ng tâm c a xe nh h ng t i ch t l ng bám c a bánh xe ß ß ÿ ¿ ±ß ß ¿ ±ÿ ÿ
vßi m t ng, c¿ ±ß ing nh tính ± ßn nh và tính d n h ng c a xe. ß ¿ ±ß ÿ
7 Khi phanh ô tô, l c quán tính h ng v phía tr c nên ph n l c tác ÿ ±ß ß ±ß ¿ ÿ
dÿng lên c u tr c l n h n c u sau. ¿ ±ß ß ¡ ¿
7 ß ±ßi vßi ô tô du lßch, thông th ng: Z
1
= Z
2
= 0,5G.
7 ß ¿ ±ßi vßi xe t i, thông th ng: Z
2
= (0,7
0,75)G.
7.1.1.6. H s thay i t i tr ng lên các bánh xe c a ô tô: ß ß ß ¿ ß ÿ
Khi xe chuy n ng, do tr ng thái và u ki n chuy n ng luôn ß ß ¿ iß ß ß ß
thay i, b i v y t i tr ng tác d ng lên các bánh xe c u tr c và c u ß ß ¿ ¿ ß ÿ ß ¿ ±ß ¿
sau c ng luôn thay i so v i xe ng yên trên ng n m ngang. i ß ß ÿ ±ß ¿ ß
th¿y c t i tr ng ng thay i t ng hay gi m so v i t i tr ng t nh, ±ÿ ¿ ß ß ß ¿ ß ¿ ß )
chúng ta s a ra khái ni m: H s thay i t i tr ng (ho c là: h s thay ¿ ± ß ß ß ß ¿ ß ¿ ß ß
ß ¿ ÿ ±ÿ ±i ph n l c) lên các bánh xe và c tính nh sau:
m
1
= Z
1
/ Z
1t
(7.10)
m
2
= Z
2
/ Z
2t
(7.11)
m
1
, m
2
– Hß s thay i t i tr ng lên các bánh xe c u tr c và ß ß ¿ ß ß ¿ ±ß
c¿u sau.
Z
1
, Z
2
– T¿i tr ng tác d ng lên các bánh xe c u tr c và ßng ß ÿ ß ¿ ±ß
c¿u sau.
Z
1t
, Z
2t
– T¿i tr ng t nh tác d ng lên các bánh xe c u tr c và ß ) ÿ ß ¿ ±ß
c¿u sau.
Khi xe t ng t c (ho c lên d c, ho c chuy ß ¿ ß ¿ ß ßn ng ng±ÿ ßc chi u gió),
m
1
< 1, m
2
>1 và s c kí hi u là m¿ ±ÿ ß
1k
, m
2k.
Khi xe ang phanh (ho c xu ng d c, ho c chuy ¿ ß ß ¿ ß ßn ng thu n chi u ¿ ß
gió), m
1
> 1, m
2
< 1 và s c ký hi u là ¿ ±ÿ ß
1p
m
,
2p
m
.
Các hß s mß
1
, m
2
±ÿc s d ng th ng xuyên khi tính toán các h ÿ ÿ ±ß ß
thßng phanh, treo, lái và các c u xe. ¿
7.1.2. Xác n lßnh ph¿ ÿc th ng góc c a ng tác d ng lên các bánh ¿ ÿ ±ß ÿ
xe ô tô trong m t ph ng ngang ¿ ¿
7.1.2.1. Tr ng h p chuy n ng t ng quát±ß ÿ ß ß ß
Xe chuyßn ng quay vòng trên ng nghiêng ngang: ß ±ß
116
Hình 7.5: S¡ ß l c và mômen tác d ng lên ô tô khi quay vòng trên ÿ ÿ
±ßng nghiêng ngang.
Trong tr ng h p này, ta gi thuy t r ng v t c a bánh xe tr c và ±ß ÿ ¿ ¿ ¿ ¿ ÿ ±ß
sau trùng nhau, tr ng tâm c a xe n m trong m t ph ng i x ng d c, l c ß ÿ ¿ ¿ ¿ ß ÿ ß ÿ
và mômen tác d ng lên ô tô g m: ÿ ß
G – Trßng l ng toàn b c a ô tô và c phân ra các thành ph n ±ÿ ß ÿ ±ÿ ¿
theo góc nghiêng ngang
³
.
jn
M – Mômen c a các l c quán tính ti p tuy n c a các phÿ ÿ ¿ ¿ ÿ ¿n quay
cÿa ng c và h th ng truy n l c tác d ng trong m t phß ¡ ß ß ß ÿ ÿ ¿ ¿ng ngang khi
xe chuy n n ß ßng không ß ßnh.
F
m
– Lÿc kéo móc kéo (ph ng c a l c Fß ±¡ ÿ ÿ
m
trùng vßi ph ng n m ±¡ ¿
ngang cÿa m t ¿ ±ßng).
F
l
– Lÿc ly tâm
Þ ây:
gR
Gv
F
2
1
=
v – V¿n t c chuy n ng c a xe.ß ß ß ÿ
R – Bán kính quay vòng c a ô tô.ÿ
117
g – Gia t c tr ng trß ß ±ßng.
Z’
1
, Z”
1
và Z’
2
, Z”
2
– Các ph n l c th ng góc c a ng tác d¿ ÿ ¿ ÿ ±ß ÿng
lên bánh xe bên ph i và bên trái c u tr c và c u sau.¿ ß ¿ ±ß ¿
Y’
1
, Y”
1
và Y’
2
và Y”
2
– Các ph n l ng tác d¿ ÿc ngang tÿ ±ß ÿng
lên bánh xe bên ph i và bên trái c u tr c và c u sau.¿ ß ¿ ±ß ¿
c – Chißu r ng c s c a ô tô.ß ¡ ß ÿ
YY – Trÿc quay vòng c a ô tô.ÿ
³
– Góc nghiêng ngang cÿa ±ßng.
ß xác nh tr s các ph n l c bên trái, ta l p ph ng trình cân ß ß ß ¿ ÿ ¿ ±¡
b¿ng mômen i v i ng th ng i qua hai m ti p xúc (hai m A – ß ß ±ß ¿ iß ¿ iß
hình 7.5) c a các bánh xe bên ph i v i m t ng, ta c: ÿ ¿ ß ¿ ±ß ±ÿ
Z” = Z”
1
+
Z”
2
=
g m m jn 1 g
1 c c c
G( cos h sin ) F (h cos sin ) M F (h cos sin )
c 2 2 2
þ ù
β− β − β+ β + − β+ β
ÿ ú
ø û
(7.12)
T ng t , ta l p ph ng trình cân b ng mômen i v i ng ±¡ ÿ ¿ ±¡ ¿ ß ß ±ß
th¿ng i qua hai m ti p xúc (hai m B) c a các bánh xe bên trái v i iß ¿ iß ÿ ß
m¿t ng, ta xác c tr s các ph n l c bên ph±ß ßnh ±ÿ ß ß ¿ ÿ ¿i:
Z’ = Z’
1
+
Z’
2
=
g m m jn 1 g
1 c c c
G( cos h sin ) F (h cos sin ) M F (h cos sin )
c 2 2 2
þ ù
β+ β + β− β − + β− β
ÿ ú
ø û
(7.13)
Mu n xác n l c ngang Yß ßnh ph¿ ÿ
1
, ta c ng l p ph ng trình i ¿ ±¡
mômen i v i ng th ng i qua hai m ti p xúc (hai m Oß ß ±ß ¿ iß ¿ iß
2
– hình
7.1) c a các bánh xe sau v i m t ng, ta c: ÿ ß ¿ ±ß ±ÿ
Y
1
= Y’
1
+
Y”
1
=
L
coslFcosbFsinGb
mm1
β
−
β
+
β
(7.14)
T
±¡
ng t
ÿ
nh
±
trên, ta l
¿
p ph
±¡
ng trình mômen
ß
i v
ß
i
±ß
ng th
¿
ng
i qua hai
i
ß
m ti
¿
p xúc (hai
i
ß
m O
1
) c
ÿ
a các bánh xe tr
±ß
c v
ß
i m
¿
t
±ß
ng
ß
xác
ß
nh ph
¿
n l
ÿ
c ngang Y
2
:
Y
2
= Y’
2
+
Y”
2
=
L
cos)Ll(FcosaFsinGa
mm1
β
+
+
β
+
β
(7.15)
Y
1
–
Ph c.¿n l a ng tác d ng lên các bánh xe trÿc ngang cÿ ±ß ÿ ±ß
Y
2
–
Ph¿n l a ng tác d ng lên các bánh xe sau.ÿc ngang cÿ ±ß ÿ
118
l
m
– Kho¿ng cách tÿ ißm ¿t lÿc kéo moóc ¿n ißm O
2
(xem hình 7.1).
7.1.2.2. Tr ng h p xe ng yên trên d c nghiêng ngang, không kéo ±ß ÿ ÿ ß
r¡moóc
Trong tr ng h p này, l c ly tâm F±ß ÿ ÿ
l
= 0 và l c kéo moóc Fÿ
m
= 0.
Rút g n bi u th c (7.12) và (7.13), ta xác c các ph n l c ß ß ÿ ßnh ±ÿ ¿ ÿ
th¿ng góc cÿa ±ßng tác d ng lên các bánh xe bên trái và bên phÿ ¿i nh± sau:
Z” =
g
G c
( cos
³ h sin³)
c 2
-
(7.16)
Z’ =
g
G c
( cos
³ + h sin³)
c 2
T các bi u th c tính toán trên, ta có nh n xét sau: ÿ ß ÿ ¿
7
Trß s c a các ph n l c th ng góc c ng nh các ph n l c ngang t ß ÿ ¿ ÿ ¿ i ± ¿ ÿ ÿ
±ßng tác dÿng lên các bánh xe ph thu c vào tr s , m t và chi u ÿ ß ß ß iß ¿ ß
tác d ng c a các ngo i l c tác d ng trong m t ph ng c a ô tô. ÿ ÿ ¿ ÿ ÿ ¿ ¿ ÿ
7
Các ph n l c này nh h ng n tính n nh và tính n ng d n ¿ ÿ ¿ ±ß ¿ ß ß ¿
h±ßng c a ô tô. ÿ
7.2. TÍNH N NH C A Ô TÔ Þ Þ þ
Tính n nh c a ô tô là kh n ng m b o gi cho qu o chuy n ß ß ÿ ¿ ¿ ¿ ÿ ÿ ¿ ß
ß ßng theo yêu c¿u trong mßi ißu kißn chuyßn ng khác nhau. Tùy
thußc u ki n s d ng, ô tô có th ng yên, chuy n ng trên ng iß ß ÿ ÿ ß ÿ ß ß ±ß
dßc ( ng có góc nghiêng d c ho c nghiêng ngang) có th phanh ho c ±ß ß ¿ ß ¿
quay vòng các lo i ng khác nhau ( ng x u, ng t t…). ß ¿ ±ß ±ß ¿ ±ß ß
Trong nh ng u ki n ph c t p nh v y, ô tô ph i gi c qu ÿ iß ß ÿ ¿ ± ¿ ¿ ÿ ±ÿ ÿ
¿ ß ±ÿo cÿa nó sao cho không bß l¿t , không bß tr t ho¿c thùng xe không
bß nghiêng, c u xe b quay l ch trong gi i h n cho phép m b o ¿ ß ß ß ¿ ß ¿ ¿
chúng chuy n ng an toàn, nâng cao v n t c chuy n ng c a xe có ß ß ¿ ß ß ß ÿ
ngh)a là tng tính kinh t¿ và tính ßn ßnh cÿa ô tô trong mßi ißu kißn làm vißc.
Trong ph n này, chúng ta nghiên c u tính n nh c a ô tô m ¿ ÿ ß ß ÿ ß ¿
b¿o kh n ng không b l t ho c b tr t trong nh ng ¿ ß ¿ ß ¿ ß ±ÿ ÿ ißu ki n chuyß ßn
ßng khác nhau.
7.2.1. Tính n nh d c c a ô tô ß ß ß ÿ
7.2.1.1. Tính n nh d c tß ß ß )nh
ü
ü
ý
ü
þ
119
Tính n nh d c t nh c a ô tô là kh n ng m b o cho xe không b l t ß ß ß ) ÿ ¿ ¿ ¿ ß ¿
ß ¿ ±ÿ ÿ ±ß ho c bß tr t khi ng yên trên ng dßc dßc.
Hình 7.6: S¡ ß l c và mômen tác d ng lên ô tô khi ng yên.ÿ ÿ ÿ
a – Ô tô u lên d c. ÿng quay ¿ ß
b – Ô tô u xu ng d c. ÿng quay ¿ ß ß
Xét n ß ß ß ß ßnh theo i u ki n l¿t :
Xe u trên d c u h ng lên (hình 7.6a): ¿ ß ¿ ±ß
7 Xu h ng l t : Xe có xu h ng l t quanh tr c n m trong m t ±ß ¿ ß ±ß ¿ ÿ ¿ ¿
ph¿ng c a ng và i qua m ti p xúc c a hai bánh xe c u sau v i ÿ ±ß iß ¿ ÿ ¿ ß
m¿t ng ( m O±ß iß
2
) theo ph ng d c. ±¡ ß
7 Tr¿ng thái gi i h n l t : Khi góc ß ¿ ¿ ß
t ¿ ¿ng d n n góc
t
³
(góc gi i ß
h¿n mà xe b l t khi ng quay u lên d c), các bánh xe c u tr c nh c ß ¿ ÿ ¿ ß ¿ ±ß ¿
khßi m t ng: Z¿ ±ß
1
= 0
Ta l p ph ng trình mômen i v i m O¿ ±¡ ß ß iß
2
:
iO g t t
M = Gh sin
³ Gbcos = 0³
3
2
-
t
b
tg
³ =
h
ó
(7.17)
7 T±¡ng t khi ô tô quay ÿ ¿u xu ng d c (hình 7.6b), xe có xu h ng ß ß ±ß
l¿t quanh tr c n m trong m t ph ng c a ng và i qua m tiÿ ¿ ¿ ¿ ÿ ±ß iß ¿p xúc
cÿa hai bánh xe c u tr c v i m t ng ( m O¿ ±ß ß ¿ ±ß iß
1
)
,
khi góc
³
tng
d¿n
¿n góc
'
t
³
(góc gi i h n mà xe b l t khi ng quay u xu ng d c), các ß ¿ ß ¿ ÿ ¿ ß ß
120
bánh xe c u sau nh c kh i m t ng: Z¿ ¿ ß ¿ ±ß
2
= 0, l y mômen i v i m ¿ ß ß iß
O
1
và rút g n thì ta c: ß ±ÿ
'
t
a
tg =³
h
(7.18)
Nh n xét¿ : Góc d c gi i h n l t t nh ch ph thu c vào t a ß ß ¿ ¿ ß ) ß ÿ ß ß ß
trßng tâm c a xe. ÿ
M t s góc d c gi i h n m t s lo i ô tô khi ng trên d c: ß ß ß ß ¿ ß ß ß ¿ ÿ ß
7 ßi vßi xe du lßch:
' o
t t
³ = ³ = 60
.
7 Xe t i khi y t¿ ¿ ¿i:
o ' o
t t
³ = (35÷40) ,
³ 60
≥
.
7 Xe t khi không tÿ ß ¿i:
o ' o
t t
³ = (20÷35) ,
³ > 60
Xét n ß ß ß ß ±ÿnh theo i u ki n tr t:
S m t n nh d c t nh c a ô tô không ch do s l t d c mà còn ÿ ¿ ß ß ß ) ÿ ß ÿ ¿ ß ß
do tr t trên d c do l c bám không t t gi a các bánh xe và m t ng. ±ÿ ß ÿ ß ÿ ¿ ±ß
Tr ng h p th nh t: N u phanh tay là phanh h th ng truy±ß ÿ ÿ ¿ ¿ ß ß ß ÿn l c
và xe ch có c u sau ch ng: ß ¿ ÿ ß
Khi l c phanh t t i gi i h n bám, xe có th b tr t xu ng d c, ÿ ¿ ß ß ¿ ß ß ±ÿ ß ß
góc d c khi xe b tr t c xác sau: ß ß ±ÿ ±ÿ ßnh nh±
pmax 2
F G sin Z
= α = ϕ
(7.19)
F
pmax
– Lÿc phanh lßn nh t t các bánh xe sau.¿ ¿ ß
Ç
– Hß s bám d c c a bánh xe v i ß ß ÿ ß ±ßng.
Z
2
– Hÿp l c c a các ph n l c th ng góc t ng tác d ng lên ÿ ÿ ¿ ÿ ¿ ÿ ±ß ÿ
các bánh xe sau.
Khi
t ng t i góc ß
t
Ç
³
(góc d c gi i h n mà ô tô b t u b tr t ß ß ¿ ¿ ¿ ß ±ÿ
khi ÿng quay u trên d c), lúc ó l c phanh t t i gi i h n bám. ¿ ß ÿ ¿ ß ß ¿
iO g t
Ç
t
Ç
2
M = Gh sin
³
+ Gacos
³
Z L = 0
3
1
-
t
Ç g tÇ
2
Gacos
³ + Gh sin³
Z =
L
ó (7.20)
Khi ô tô ÿng trên dßc quay ¿u lên, ta thay giá trß Z
2
vào (7.19), ta ±ÿc:
tÇ
g
aÇ
tg³ =
L
Çh
-
(7.21)
121
Khi ô tô ng trên d c quay u xu ng, làm t ng t ta c: ÿ ß ¿ ß ±¡ ÿ ±ÿ
'
tÇ
a
Ç
tg³ =
L +
Çh
(7.22)
'
t
Ç tÇ
³ , ³
– Góc d c gi i h n b tr t khi xe ng yên trên d c ß ß ¿ ß ±ÿ ÿ ß
quay ¿u lên và xußng.
Tr ng h p th hai: N u phanh tay s d ng chung c c u phanh ±ß ÿ ÿ ¿ ÿ ÿ ¡ ¿
vßi phanh chân, lúc ó t t c các bánh xe u c phanh. ¿ ¿ ß ±ÿ
pmax
F G cos
= ϕ α
(7.23)
T±¡ng t ta có u ki n ô tô trên d c b tr t nh sau: ÿ iß ß ß ß ß ±ÿ ±
'
tÇ tÇ
tg
³ = tg³ = Ç
(7.24)
ß ¿m b o an toàn khi ô tô ng yên trên d c thì hi n t ng tr t ¿ ÿ ß ß ±ÿ ±ÿ
ph¿i x y ra tr c khi l t , c xác nh b ng bi u th c: ¿ ±ß ¿ ß ±ÿ ß ¿ ß ÿ
t
Ç t
tg
³ < tg³
N¿u xe ch c u sau thì:ß phanh ß ¿
g g
a
Ç b
<
L
Çh h
-
(7.25)
N u xe phanh t t c các bánh xe thì:¿ ß ¿ ¿
g
b
Ç <
h
Nh¿n xét:
Góc gi i h n khi ô tô ß ¿ ÿng trên d c b tr t ho c b l t ch ph ß ß ±ÿ ¿ ß ¿ ß ß ÿ
thußc vào t a tr ng tâm c a xe và ch t l ng m t ng. ß ß ß ÿ ¿ ±ÿ ¿ ±ß
7.2.1.2. Tính n nh d c ng ß ß ß ß
Khi ô tô chuyß ±ß ß ¿ ß ¿ ßn ßng trên ng dßc có th bß m t ßn nh (l t
ho¿c tr t) d i tác d ng c a các l c và mômen ho c b l t khi ô tô ±ÿ ±ß ÿ ÿ ÿ ¿ ß ¿ ß
chuyßn ng t c cao trên ng b ng. ß ß ß ß ±ß ¿
7.2.1.2.1 Tr ng h p chuy n ng t±ß ÿ ß ß ßng quát
Xét ô tô chuyßn ßng lên dßc không n nh có kéo r moóc (s ß ß ¡ ¡ ß
mômen và l c nh hình 7.1) ÿ ± ß
Khi tng góc d c ß
³
¿n giá tr gi i hß ß ¿n, xe s l t ng v i Z¿ ¿ ß ÿ ß
1
= 0,
các bánh xe tr±ßc b nh c kh i m t ng. Làm t ng t nh ph n n ß ¿ ß ¿ ±ß ±¡ ÿ ± ¿ ß
ü
ü
ý
ü
þ
122
ßnh dßc t)nh, ta xác c góc d c gi i h n mà xe b l t khi ßnh ±ÿ ß ß ¿ ß ¿ ß
chuyßn ng lên d c ho c xu ng d c. ß ß ¿ ß ß
ß ¡n gi n, ta xét tr¿ ±ßng hÿp ô tô chuyßn ng n nh lên d c, ß ß ß ß
không kéo r¡moóc ngh a là: )
j
F = 0, F
m
= 0.
Vì
³
nh nên ta có th coi cosß ß
³
= 1
Sau khi rút g n bi u th c (7.1), ta c góc d c gi i h n khi xe b ß ß ÿ ±ÿ ß ß ¿ ß
l¿t là: ß
tg
=
G
F
h
frb
g
b ω
−
−
(7.26)
7.2.1.2.2. Tr ng h p xe chuy n ng lên d c v i v n t c nh , không kéo ±ß ÿ ß ß ß ß ¿ ß ß
r¡moóc và chuy n ng n ß ß ß ßnh
Þ ±ß tr ng hÿp này, ta có: F
j
= 0, F
m
= 0, 0F ≈
ω
, F
f
≈
0 (l c cÿ ¿n l n
nhß có th b qua). ß ß
Xét n ß ß ß ß ßnh theo i u ki n l¿t :
Ô tô có xu h ng l t quanh tr c qua m ti p xúc c a hai bánh ±ß ¿ ß ÿ iß ¿ ÿ
xe c u sau v i m t ng. ß ¿ ß ¿ ±ß
Th các giá tr trên vào (7.1) và làm t ng t nh tr ng h p n ¿ ß ±¡ ÿ ± ß ±ß ÿ ß
ß ß ±ÿ ¿ ¿ ßnh dßc t)nh ta xác nh c góc dßc gißi h n mà xe bß l t khi xe
chuyßn ng lên d c: ß ß
tg
³
=
g
b
h
(7.27)
Khi xe chuyß ß ±ÿn ßng xußng dßc ta cing xác nh c góc d c gi i ß ß
h¿n mà xe b l t là: ß ¿ ß
tg
³'
=
g
a
h
(7.28)
Xét n ß ß ß ß ±ÿnh theo i u ki n tr t:
Khi l c kéo ch ng t t i gi i h n bám, xe b t u tr t(xét ÿ ÿ ß ¿ ß ß ¿ ¿ ¿ ±ÿ
tr±ßng h p ch có c u sau ch ng): ÿ ß ¿ ÿ ß
α=ϕ==
ϕ
sinGZFF
2maxk
(7.29)
M¿t khác ta có:
ϕ
F =
Ç
Z
2
= (acos
Ç
³
+
h
g
sin
Ç
³
) (7.30)
123
V i Zß
2
±ÿc xác nh b ng cách l y mômen i v i m Oß ¿ ¿ ß ß iß
1
.
Tÿ (7.29) và (7.30): Ta xác ßnh ±ÿc góc dßc gißi h¿n mà xe bß tr±ÿt:
tg
Ç
³
=
g
Ça
L
Çh
-
(7.31)
F
kmax
– Lÿc kéo ti p tuy n l n nh t bánh xe ch¿ ¿ ß ¿ ß ÿ ßng.
ϕ
F
– Lÿc bám c a bánh xe chÿ ÿ ßng.
Ç
– Hß s bám d c c a bánh xe v i m t ß ß ÿ ß ¿ ±ßng.
ißu kißn ß ¿m b¿o cho ô tô tr±ÿt tr±ßc khi bß l¿t ß là: tg
Ç
³
< tg
³
7.2.1.2.3. Tr ng h p xe kéo r moóc chuy n ng lên d c v i v n t c ±ß ÿ ¡ ß ß ß ß ¿ ß
nhß và n ß ßnh
Þ tr ng h p này, ta có: F±ß ÿ
j
= 0, 0F ≈
ω
, F
f
≈
0, cos
³
≈
1.
Xét n ß ß ß ß ßnh theo i u ki n l¿t :
Xe có xu h ng l t quanh tr c qua m ti p xúc c a hai bánh ±ß ¿ ß ÿ iß ¿ ÿ
xe c u sau v i m t ng ( m O¿ ß ¿ ±ß iß
2
).
Khi tng góc d c ß
³
¿ ¿n giá trß gißi h n, bánh xe c u tr c nh c ¿ ±ß ¿
khßi m t ng: Z¿ ±ß
1
= 0
Th các giá tr trên vào (7.1) ta c: ¿ ß ±ÿ
tg
³
=
g
mm
g
Gh
hF
h
b
−
(7.32)
F
m
– Lÿc kéo r¡moóc.
h
m
– Chi ng.ßu cao t m t móc kéo n m t ÿ iß ¿ ¿ ¿ ±ß
Xét n ß ß ß ß ±ÿnh theo i u ki n tr t:
Xe có xu h ng tr t t trên d c xu ng d i d c. ±ß ±ÿ ÿ ß ß ±ß ß
Khi l c kéo ti p tuyÿ ¿ ¿ ¿ ¿ ±ÿn t tßi giá trß gißi h n bám, ô tô tr t dßc.
ϕ==
ϕ
2maxk
ZFF (7.33)
M¿t khác ta có: F
k
= Gsinα + F
m
= (G + G
m
)sinα (7.34)
Vßi: F
m
= G
m
sin
³
124
Th các giá tr ¿ ß
m
F
= 0, F
f
0 vào (7.2) và k t h p v i (7.33),(7.34) ¿ ÿ ß
ta c: ±ÿ
m
Ç Ç Ç Çm m
Ç
(G + G)sin
³ = (Gsin³ hg + Gcos a + G h sin )³ ³
L
Ç
g m m
GaÇ
tg³ =
G(L
Ç Çh ) + G (L h )
ó
- -
(7.35)
7.2.1.2.4. Tr ng h p xe chuy n n nh v i v n t c cao trên ±ß ÿ ß ßng ß ß ß ¿ ß
±ß ¡ng n¿m ngang không kéo r moóc
Trong tr ng h p này (th ng là ô tô du l ch), ta có: F±ß ÿ ±ß ß
j
= 0, F
m
= 0,
³
= 0, bß qua nh h ng c a l c c n l ¿ ±ß ÿ ÿ ¿ n.
S mômen và l c tác d ng lên ô tô nh hình 7.2 ¡ ß ÿ ÿ ±
Khi ó, xe có kh n ng b l t do l c c n không khí gây ra n u ¿ ß ¿ ÿ ¿ ¿
chuyßn ng v i t c r t l n. Lß ß ß ß ¿ ß ÿc c n không khí t ng t¿ ßi giá tr gi i ß ß
h¿n, xe s b l t quanh ¿ ß ¿ ißm O
2
(O
2
là giao m c a m t ph ng qua tr c iß ÿ ¿ ¿ ÿ
bánh xe sau v i ng), lúc ó ph n l c Zß ±ß ¿ ÿ
1
= 0.
ß xác nh v n t c gi i h n mà xe b l t , ta s d ng công th c ß ¿ ß ß ¿ ß ¿ ß ÿ ÿ ÿ
(7.3):
1
b g
G(b fr ) F h
Z
L
ω
− −
=
Ta coi M
f
≈
0 vì tr s c a nó r t nh so v iß ß ÿ ¿ ß ß
ω
F , thay giá tr ß
2
0
WvF =
ω
và rút g
ß
n ta
±ÿ
c v
¿
n t
ß
c nguy hi
ß
m mà xe b
ß
l
¿
t
ß
:
n
g
Gb
v =
Wh
(7.36)
v
n
– V¿n t c gi i h n mà xe b l t (m/s).ß ß ¿ ß ¿ ß
W – Nhân t c n không khí: W = 0,625Cß ¿
x
S có n v là ¡ ß
Ns
2
/m
2
, v i Cß
x
là hß sß c¿n không khí có n v¡ ß Ns
2
/m
4
và S
là dißn tích c¿n không khí có ¡n vß là m
2
.
ß
thu
¿
n ti
ß
n ta
ß
i sang
¡
n v
ß
km/h:
n
g
Gb
v =3,6
Wh
(7.37)
125
Nh¿n xét:
7 Sÿ m t n nh c a xe ph thu c vào t a tr ng tâm c a xe và ¿ ß ß ÿ ÿ ß ß ß ß ÿ
móc kéo, nhân t c n không khí, h s bám c a xe v i m t ng… ß ¿ ß ß ÿ ß ¿ ±ß
7 ß ÿ ±ß ßi vßi nh ng xe th ng chuy n ng v i v n t c cao ho c thß ß ¿ ß ¿ ±ßng
ho¿t ng trên nh ng a hình ph c t p nên h th p tr ng tâm tß ÿ ß ÿ ¿ ¿ ¿ ß ß ng
tính n nh cho ô tô. ß ß
7.2.2. Tính n nh ngang c a ô tô ß ß ÿ
7.2.2.1. Tính n nh ngang c a ô tô khi chuy n ng th ng trên ß ß ÿ ß ß ¿
±ßng nghiêng ngang
7.2.2.1.1. Xét n nh theo u ki n l t ß ß iß ß ¿ ß
Ô tô có xu h ng l t quanh tr c n m trong m t ph ng c a ±ß ¿ ß ÿ ¿ ¿ ¿ ÿ
±ß ß ¿ ¿ ±ßng và i qua i m ti p xúc cÿa hai bánh xe bên trái vßi m t ng
(ißm B) nh hình 7.7. ±
L y mômen i v i m B và rút g n ta c: ¿ ß ß iß ß ±ÿ
Z’=
g jn
c
G cos
³ Gh sin³ M
2
c
-
+
(7.38)
Khi góc
³
tng t i giá trß ß gi i h n ß ¿
³
, xe b l t quanh tr c i qua B. ß ¿ ÿ
Lúc ó Z’= 0.
Thông th ng, giá tr M±ß ß
jn
nh nên có th coi Mß ß
jn
≈
0, xe không kéo
r¡moóc nên F
m
= 0.
Ta xác c góc gi i h n l t khi xe chuyßnh ±ÿ ß ¿ ¿ ß ßn ng trên ß
±ßng nghiêng ngang là:
tg
=
c
2h
(7.39)
³
–
Góc nghiêng ngang gißi h n c a ng mà xe b l t .¿ ÿ ±ß ß ¿ ß
126
Hình 7.7: S¡ ß l c và mômen tác d ng lên ô tô khi chuy n ng thÿ ÿ ß ß ¿ng
trên ±ßng nghiêng ngang.
Y’, Y” – Các ph n l c ngang tác d ng lên các bánh xe bên ph i ¿ ÿ ÿ ¿
và bên trái.
³
– Góc nghiêng ngang cÿa ±ßng.
Z’, Z” – Các ph n l c th ng góc t ng tác d ng lên các bánh ¿ ÿ ¿ ÿ ±ß ÿ
xe bên ph i và bên trái.¿
jn
M – Mômen c a các l c quán tính ti p tuy n tác dÿ ÿ ¿ ¿ ÿng trong
m¿t ph n n ¿ng ngang khi ô tô chuyß ßng không ß ßnh.
7.2.2.1.2. Xét n nh theo u ki n tr t ß ß iß ß ±ÿ
Khi ch t l ng bám c a bánh xe v i ng kém, xe có xu h ng ¿ ±ÿ ÿ ß ±ß ±ß
tr±ÿt khi chuy n ng trên ng nghiêng ngang. ß ß ±ß
ß xác nh góc gi i h n khi xe b tr t, ta l p ph ng trình hình ß ß ¿ ß ±ÿ ¿ ±¡
chi¿u các l c lên m t ph ng song song v i m t ng: ÿ ¿ ¿ ß ¿ ±ß
Gsin
Ç
³
= Y’ + Y” =
y
Ç
(Z’+ Z”) =
y
Ç
Ç Gcos³
(7.40)
Ç
³
– Góc nghiêng ngang gißi h n mà ô tô b tr¿ ß ±ÿt.
y
Ç
– Hß s a bánh xe và m t ß bám ngang giÿ ¿ ±ßng.
Rút gßn bi u th c (7.40) ta c: ß ÿ ±ÿ
tg
Ç
³
=
y
Ç
(7.41)
ß ¿m b o an toàn, xe ph i b tr t tr c khi l t , ngh a là: ¿ ¿ ß ±ÿ ±ß ¿ ß )
127
tg
Ç
³
< tg
³
hay
y
Ç
<
g
c
2h
(7.42)
Khi ô tô ÿ
ng yên trên
±ß
ng nghiêng ngang, ta c
i
ng xác
ß
nh
±ÿ
c góc nghiêng gi
ß
i h
¿
n mà t
¿
i
ó xe b
ß
l
¿
t
ß
ho
¿
c b
ß
tr
±ÿ
t.
Þ
tr
±ß
ng h
ÿ
p này, ô tô ch
ß
ch
ß
u tác d
ÿ
ng c
ÿ
a tr
ß
ng l
±ÿ
ng. Ph
±¡
ng
pháp xác
ß
nh c
i
ng t
±¡
ng t
ÿ
nh
±
ph
¿
n trên, ta có ngay góc gi
ß
i h
¿
n mà
xe b
ß
l
¿
t
ß
:
tg
t
=
g
c
2h
(7.43)
C
i
ng t
±¡
ng t
ÿ
ta có góc gi
ß
i h
¿
n mà xe b
ß
tr
±ÿ
t là:
tg
t
Ç
³
=
y
Ç
i
ß
u ki
ß
n
ß
xe tr
±ÿ
t tr
±ß
c khi l
¿
t
ß
là:
tg
t
Ç
³
< tg
t
hay
y
Ç
<
g
c
2h
(7.44)
7.2.2.2. Tính n nh ngang c a ô tô khi chuy n ng quay vòng trên ß ß ÿ ß ß
±ßng nghiêng ngang
7.2.2.2.1. Xét n nh theo u ki n l t ß ß iß ß ¿ ß
Tr
±ß
ng h
ÿ
p ô tô quay vòng trên
±ß
ng nghiêng ngang ra ngoài
(h
±ß
ng nghiêng ngang c
ÿ
a
±ß
ng và tr
ÿ
c quay vòng c
ÿ
a xe
ß
hai phía
c
ÿ
a
±ß
ng):
Trong tr
±ß
ng h
ÿ
p này, ô tô ch
ß
u tác d
ÿ
ng c
ÿ
a các l
ÿ
c sau: l
ÿ
c ly tâm
F
l
, tr
ß
ng l
±ÿ
ng toàn b
ß
c
ÿ
a ô tô G, l
ÿ
c kéo móc F
m
(n
¿
u có kéo r
¡
moóc).
Khi góc
³
t
ng d
¿
n
ß
ng th
ß
i d
±ß
i tác d
ÿ
ng c
ÿ
a l
ÿ
c ly tâm F
l
, xe
s
¿
b
ß
l
¿
t
ß
quanh tr
ÿ
c
i qua A (tr
ÿ
c này là giao tuy
¿
n gi
ÿ
a m
¿
t ph
¿
ng
c
ÿ
a
±ß
ng v
ß
i m
¿
t ph
¿
ng
i qua hai tâm c
ÿ
a các bánh xe bên ph
¿
i và
vuông góc v
ß
i m
¿
t
±ß
ng), lúc
ó v
¿
n t
ß
c c
ÿ
a ô tô
¿
t t
ß
i giá tr
ß
gi
ß
i h
¿
n
và h
ÿ
p l
ÿ
c Z” = 0.
S
ÿ
d
ÿ
ng công th
ÿ
c (7.12) v
ß
i l
±
u ý thông th
±ß
ng giá tr
ß
M
jn
nh
ß
,
nên chúng ta b
ß
qua M
jn
và thay tr
ß
s
ß
c
ÿ
a l
ÿ
c ly tâm
gR
Gv
F
2
n
l
=
vào công
th
ÿ
c r
ß
i rút g
ß
n, ta
±ÿ
c:
128
þ ù
β − β − β + β
ÿ ú
ø û
=
β + β
ñ g ñ m m ñ ñ
2
n
g ñ ñ
c c
G( cos h sin ) F (h cos sin ) gR
2 2
v
c
G(h cos sin )
2
(7.45)
Hình 7.8: S mômen và l c tác d ng lên ô tô khi quay vòng trên ¡ ß ÿ ÿ
±ßng nghiêng ngang ra ngoài.
Tr±ßng hÿp ô tô không kéo r¡moóc, F
m
= 0, ta c ng xác nh i ß ±ÿc
v¿n tßc gißi h¿n (hay còn gßi là v¿n tßc nguy hißm) khi xe b l t nh sau: ß ¿ ±
β − β
=
β + β
ñ g ñ
2
n
g ñ ñ
c
( cos h sin )gR
2
v
c
h cos sin
2
(7.46)
Rút g n ta c: ß ±ÿ
β − β
=
β + β
ñ g ñ
n
g ñ ñ
c
gR( cos h sin )
2
v
c
h cos sin
2
hay
− β
=
+ β
ñ
g
n
ñ
g
c
gR( tg )
2h
v
c
1 tg
2h
(7.47)

Tài liệu khác của Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Preview text:

Ch±¡ng 7
PHÂN BÞ T¾I TRÞNG PHÁP TUY¾N,
KH¾ NNG BÁM VÀ TÍNH ÞN ÞNH CþA Ô TÔ
Mÿc ích: Trong ch±¡ng này, chúng ta xác ßnh t¿i trßng pháp
tuy¿n tác dÿng lên các bánh xe, kh¿ nng bám cÿa chúng. ng t ß hßi kh¿o
sát tính ßn ßnh cÿa ô tô trong m¿t ph¿ng dßc và m¿t ph¿ng ngang khi xe
ÿng yên và c¿ khi xe chuyß ß n ng.
Mÿc tiêu:Sau khi hßc xong ch±¡ng này, các sinh viên có kh¿ nng:
 Xác ßnh ±ÿc ph¿n lÿc th¿ng góc tác dÿng lên các bánh xe trong
nhÿng ißu kißn chuyßn ßng khác nhau cÿa ô tô.
 Xác ßnh ±ÿc hß sß phân bß t¿i trßng lên các bánh xe cÿa ô tô.
 ßnh ngh)a ±ÿc hß sß thay ßi t¿i trßng lên các bánh xe cÿa ô tô.  ßnh ngh)a c
±ÿ tính ßn ßnh cÿa ô tô, tính ßn ßnh dßc t)nh, tính ßn ßnh dßc ßng.
 Xác ßnh ±ÿc góc dßc gißi h¿n mà t¿i ó ô tô bß l¿t ß hay bß tr±ÿt trong nh ng ÿ
ißu kißn chuyßn ßng khác nhau.  Xác ßnh c
±ÿ v¿n tßc gißi h¿n mà t¿i ó ô tô bß l¿t ß hay bß tr±ÿt trong nh ng ÿ
ißu kißn chuyßn ßng khác nhau.
7.1. PHÂN BÞ T¾I TRÞNG VÀ KH¾ NNG BÁM CþA Ô TÔ
Nh± chúng ta ã bi¿t, tính ß 
n ßnh cÿa ô tô phÿ thußc vào sÿ phân bß
t¿i trßng lên các c¿u và kh¿ 
n ng bám giÿa các bánh xe vßi m¿t ±ßng. Trong ó,  kh¿ nng bám l¿i ph
ÿ thußc vào ph¿n lÿc th¿ng góc cÿa ±ßng
tác dÿng các bánh xe và hß sß bám giÿa bánh xe vßi m¿t ±ßng.
Khi xe chuyßn ßng, các ph¿n lÿc th¿ng góc tác dÿng lên các bánh
xe luôn thay ßi tuÿ thußc vào tr¿ng thái và ißu kißn chuyßn ßng. Giá
trß cÿa các ph¿n lÿc này có ¿nh h±ßng tr c
ÿ ti¿p ¿n các chß tiêu kÿ thu¿t cÿa ô tô nh :
± kh¿ nng kéo và bám, ch¿t l n
±ÿ g phanh, tính ßn ßnh và
tußi thß cÿa các chi ti¿t. Bßi v¿y, chúng ta s¿ xác ßnh các ph¿n l c ÿ ó
trong các tr±ßng hÿp cÿ thß sau: 109
7.1.1. Xác ßnh ph¿n lÿc th¿ng góc cÿa ±ßng tác dÿng lên các bánh xe trong m¿t ph¿ng dßc
7.1.1.1. Tr±ßng hÿp chuy n ß n
ß g tßng quát
Xét ô tô chuyßn ßng lên dßc không ßn ßnh có kéo r¡moóc:
Hình 7.1: S¡ ß các lÿc và mômen tác dÿng lên ô tô khi chuyßn ßng lên dßc.
Trên hình 7.1 trình bày s¡ ß các l c
ÿ và mômen tác dÿng lên ô tô
ang chuyßn ßng tng tßc ß trên dßc. Ý ngh)a cÿa các ký hißu ß trên hình v¿ nh s ± au: G
– Trßng l±ÿng toàn bß cÿa ô tô.
Fk – Lÿc kéo ti¿p tuy¿n ß các bánh xe chÿ ßng.
Ff1 – Lÿc c¿n ln ß các bánh xe c¿u tr±ßc.
Ff2 – Lÿc c¿n ln ß các bánh xe c¿u sau.
Fω – Lÿc c¿n không khí.
Fi – Lÿc c¿n lên dßc.
Fj – Lÿc c¿n quán tính khi xe chuyßn ßng không ßn ßnh (có gia tßc). Fm – Lÿc c¿n m ß óc kéo.
Mf1 – Mômen c¿n ln ß các bánh xe c¿u tr c ±ß .
Mf2 – Mômen c¿n ln ß các bánh xe c¿u sau.
α – Góc dßc cÿa m¿t ±ßng. 110 f – Hß sß c¿n l n. rb
– Bán kính tính toán cÿa bánh xe. hg – Tßa t
ß rßng tâm cÿa xe theo chißu cao.
hm – Kho¿ng cách tÿ i m
ß ¿t lÿc kéo móc ¿n m¿t ±ßng. L – Chißu dài c¡ s c ß ÿa ô tô.
l m – Kho¿ng cách tÿ tâm bánh xe sau ¿n ißm ¿t lÿc kéo móc. Z1 , Z2 – Ph¿n l c
ÿ pháp tuy¿n cÿa m¿t ±ßng tác dÿng lên các bánh.
Mj1 , Mj2 – Mômen c¿n quán tính cÿa bánh xe, thông th ng ±ß trß sß này nhß nên có th b ß ß qua. Qua vißc l¿y mômen l¿n l t
±ÿ ßi vßi ißm O 2, O1 (O1, O2 là giao
ißm cÿa m¿t ±ßng vßi m¿t ph¿ng th¿ng ÿng qua trÿc cÿa bánh xe c¿u
tr±ßc, c¿u sau) và rút gßn ta ±ÿc: G cos (
α b − frb ) − (G sin α + Fj + Fω)hg − Fmhm Z (7.1) 1 = L
G cosα(a + frb ) + (G sinα + Fj + F )hg + Fmh Z m = ω (7.2) 2 L
7.1.1.2. Tr±ßng hÿp xe chuy n ß n ß g ßn n
ß h trên ±ßng n m ¿ ngang, không kéo r m ¡ oóc
Trong tr±ßng hÿp này,xe chuyßn ßng ßn ßnh nên F j = 0; không
kéo r¡moóc nên Fm = 0, và xe chuyßn ßng trên ±ßng b¿ng ³ = 0 nên Fi = Gsin ³ = 0. Hình 7.2: S¡ m
ß ômen và lÿc tác dÿng lên ô tô chuy n ß ng t ß rên ±ßng n¿m ngang. 111
ß xác ßnh các lÿc Z 1k, Z2k, ta l¿p ph±¡ng trình mômen ßi vßi
ißm O2 và O1 rßi rút gßn, ta ±ÿc: G(b − fr ) − F h Z b ω g ü k 1 = (7.3) L ü ý G(a +fr ü b) + F h Z ω g þ 2k = L
7.1.1.3. Tr±ßng hÿp xe ang phanh trên ±ßng n m
¿ ngang, không kéo r¡moóc
Hình 7.3: S¡ ß lÿc tác dÿng lên ô tô khi phanh trên ng n ±ß ¿m ngang, không kéo r¡moóc.
Trong tr±ßng hÿp này, ta coi l c
ÿ c¿n không khí F ≈ 0 , mômen c¿n ω ln Mf ≈ 0, l c
ÿ quán tính cùng chißu chuyßn ßng cÿa xe. T±¡ng t ÿ nh
± trên, ta cing xác ßnh ±ÿc Z1p và Z2p thông qua vißc
l¿y mômen ßi vßi ißm O 2 và O1, rßi rút gßn ta ±ÿc: Gb + F h j g Z ü 1p = (7.4) L ü ý Ga − F h ü j g Z þ 2p = L
7.1.1.4. Tr±ßng hÿp xe ÿng yên trên ±ßng n¿m ngang, không kéo r¡moóc
Trong tr±ßng hÿp này, chß còn ba l c
ÿ tác dÿng lên xe: trßng l±ÿng
toàn bß cÿa xe G và các ph¿n l c ÿ th¿ng n
ÿ g tác dÿng lên các bánh xe
cÿa c¿u tr±ßc và c¿u sau ß tr¿ng thái t)nh Z 1t và Z2t. 112
Hình 7.4: S¡ ß lÿc tác dÿng lên xe khi ng yên. ÿ Z1t và Z2t cing c
±ÿ xác ßnh b¿ng cách l¿y mômen ßi vßi ißm O2 và O1 : Gb Ga Z = Z = 1t ; 2t (7.5) L L 7.1.1.5. H s
ß ß phân bß t¿i trßng lên các bánh xe cÿa ô tô
Trong thÿc t¿, ô tô làm vißc ß nhÿng ißu kißn khác nhau tuÿ thußc
vào ißu kißn ±ßng xá và sÿ ißu khißn cÿa ng±ßi lái. Do ó, trß sß các ph¿n l c
ÿ th¿ng góc tÿ ±ßng tác d ng
ÿ lên các bánh xe cing bß thay ßi theo. Tuy nhiên, các h p
ÿ lÿc Z1 + Z2 v¿n luôn b¿ng trßng l±ÿng cÿa xe.
Ngh)a là khi chuyßn ßng ti¿n, trßng l±ÿng phân ra c¿u tr±ßc s¿ gi¿m i  và trßng l ng
±ÿ phân ra c¿u sau s¿ tng lên. Khi phanh ô tô, trßng l±ÿng phân
ra c¿u sau gi¿m i, còn ph¿n trßng l ng
±ÿ phân ra c¿u tr±ßc s¿ tng lên.
ß ánh giá sÿ phân bß t¿i trßng, ng±ßi ta ra a ± khái nißm hß sß phân bß t¿i trßng và c ±ÿ ¿c tr ng b ± ßi tß sß: Z1 n = 1 G ü ü (7.6) Z ý 2 n = ü 2 þ G
Z1 , Z2 – Ph¿n lÿc th¿ng ng t ÿ ÿ ng t ±ß
ác dÿng lên các bánh xe.
n1, n2 – Hß sß phân bß t¿i trßng lên các bánh xe c¿u tr±ßc và c¿u sau.
G – Trßng l±ÿng toàn b c ß ÿa ô tô. 113
Hß sß phân bß t¿i trßng ±ÿc xác ßnh ng ÿ vßi t ng ÿ tr±ßng hÿp cÿ thß sau:
7.1.1.5.1. Xe ng yên trên ÿ ng n ±ß
¿m ngang, không kéo r¡moóc
Thay các giá trß cÿa Z1 và Z2 ß (7.5) vào (7.6) ta c ±ÿ : Z Gb b 1t n = = = 1t ü G GL L üý (7.7) Z Ga a 2t n = = = ü 2t þ G GL L
n1t, n2t – Hß sß phân bß t¿i trßng t)nh lên các bánh xe c¿u tr± c ß và c¿u sau. 7.1.1.5.2. Xe chuy n
ß ßng ßn ßnh trên ng ±ß
n¿m ngang, không kéo r¡moóc
Thay các giá trß Z1 và Z2 ß bißu thÿc (7.3) vào (7.6) ta c ±ÿ : Z Gb Gfr + F h Gfr + F h n b ω g k 1 = = − = n b ω g − (7.8) k 1 G GL GL 1t GL Z Ga Gfr + F h Gfr + F h b ω g b ω g 2k n = = + t = n 2k 2 + G GL GL GL
n1k, n2k – Hß sß phân bß t¿i trßng lên các bánh xe tr c ±ß và sau
khi xe chuyßn ßng tßnh ti¿n.
7.1.1.5.3. Xe ang phanh trên ng n ±ß
¿m ngang không kéo r m ¡ oóc
Thay các giá trß Z1p và Z 2p ß bißu thÿc (7.4) vào (7.6) ta ±ÿc: Z Gb F h F h 1p j g j g n = = + = n 1p 1t + (7.9) G GL GL GL Z Ga F h F h 2p j g j g n = = − = n 2p 2t − G GL GL GL n , n ß phân bß ¿ ß ¿ ±ß ¿ 1p 2p – Hß s
t i tr ng ra c u tr c và c u sau khi phanh xe.
F – Lÿc quán tính cÿa ô tô khi phanh. j
Qua các tr±ßng hÿp nghiên cÿu trên, ta có nh¿n xét sau:
7 Sÿ phân bß t¿i trßng lên các bánh xe phÿ thußc vào tßa ß trßng tâm cÿa xe. 114
7 Tßa ß trßng tâm cÿa xe ¿nh h±ßng tßi ch¿t l±ÿng bám cÿa bánh xe
vßi m¿t ±ßng, cing nh± tính ßn ßnh và tính d¿n h±ßng cÿa xe. 7 Khi phanh ô tô, l c
ÿ quán tính h±ßng vß phía tr±ßc nên ph¿n l c ÿ tác
dÿng lên c¿u tr±ßc lßn h¡n c¿u sau.
7 ßi vßi ô tô du lßch, thông th±ßng: Z 1 = Z2 = 0,5G.
7 ßi vßi xe t¿i, thông th±ßng: Z 2 = (0,7 ÷ 0,75)G. 7.1.1.6. H s ß ß thay i
ß t¿i trßng lên các bánh xe cÿa ô tô:
Khi xe chuyßn ßng, do tr¿ng thái và ißu kißn chuyßn ßng luôn
thay ßi, bßi v¿y t¿i trßng tác dÿng lên các bánh xe ß c¿u tr±ßc và c¿u
sau cing luôn thay ßi so vßi xe ÿng yên trên ±ßng n¿m ngang. ß
th¿y ±ÿc t¿i trßng ßng thay ßi tng hay gi¿m so vßi t¿i trßng t)nh,
chúng ta s¿ ±a ra khái nißm: Hß sß thay ßi t¿i trßng (ho¿c là: hß sß thay
ßi ph¿n lÿc) lên các bánh xe và ±ÿc tính nh± sau: m1 = Z1 / Z1t (7.10) m2 = Z2 / Z2t (7.11)
m1, m2 – Hß sß thay i
ß t¿i trßng lên các bánh xe ß c¿u tr c ±ß và c¿u sau.
Z1, Z 2 – T¿i trßng ng ß
tác dÿng lên các bánh xe ß c¿u tr c ±ß và c¿u sau.
Z1t, Z2t – T¿i trßng t)nh tác dÿng lên các bánh xe ß c¿u tr c ±ß và c¿u sau.
Khi xe tng tßc (ho¿c lên dßc, ho¿c chuyßn ßng ng±ÿc chißu gió), m1 < 1, m2 >1 và s¿ c
±ÿ kí hißu là m1k, m2k.
Khi xe ang phanh (ho¿c xußng dßc, ho¿c chuyßn ßng thu¿n chißu
gió), m1 > 1, m2 < 1 và s¿ c ±ÿ ký hißu là m , m . 1p 2p
Các hß sß m 1, m2 ±ÿc s
ÿ dÿng th±ßng xuyên khi tính toán các hß
thßng phanh, treo, lái và các c¿u xe.
7.1.2. Xác ßnh ph¿n lÿc th¿ng góc cÿa ±ßng tác dÿng lên các bánh
xe ô tô trong m¿t ph¿ng ngang
7.1.2.1. Tr±ßng hÿp chuy n ß n
ß g tßng quát
Xe chuyßn ßng quay vòng trên ±ßng nghiêng ngang: 115
Hình 7.5: S¡ ß lÿc và mômen tác dÿng lên ô tô khi quay vòng trên
±ßng nghiêng ngang.
Trong tr±ßng hÿp này, ta gi¿ thuy¿t r¿ng v¿t cÿa bánh xe tr±ßc và
sau trùng nhau, trßng tâm cÿa xe n¿m trong m¿t ph¿ng ßi x ng ÿ dßc, lÿc
và mômen tác dÿng lên ô tô gßm: G – Trßng l ng t ±ÿ
oàn bß cÿa ô tô và c
±ÿ phân ra các thành ph¿n
theo góc nghiêng ngang ³ . M ÿ ÿ ¿ ¿ ÿ ¿
jn – Mômen c a các l c quán tính ti p tuy n c a các ph n quay cÿa ng ß c ¡ và h
ß thßng truyßn lÿc tác dÿng trong m¿t ph¿ng ngang khi xe chuy n
ß ßng không ßn ßnh. Fm – Lÿc kéo m
ß óc kéo (ph±¡ng cÿa lÿc Fm trùng vßi ph±¡ng n¿m
ngang cÿa m¿t ±ßng). Fl – Lÿc ly tâm Gv2 Þ ây: F1 = gR v – V¿n tßc chuy n ß ng c ß ÿa xe.
R – Bán kính quay vòng cÿa ô tô. 116
g – Gia tßc trßng tr±ßng.
Z’ 1, Z”1 và Z’2, Z”2 – Các ph¿n lÿc th¿ng góc cÿa ng ±ß tác dÿng
lên bánh xe bên ph¿i và bên trái c ß ¿u tr c ±ß và c¿u sau.
Y’1, Y”1 và Y’2 và Y”2 – Các ph¿n lÿc ngang tÿ ng ±ß tác dÿng
lên bánh xe bên ph¿i và bên trái c ß ¿u tr c ±ß và c¿u sau. c – Chißu rßng c s ¡ ß cÿa ô tô.
YY – Trÿc quay vòng cÿa ô tô.
³ – Góc nghiêng ngang cÿa ±ßng.
ß xác ßnh trß sß các ph¿n l c
ÿ bên trái, ta l¿p ph±¡ng trình cân
b¿ng mômen ßi vßi ±ßng th¿ng i qua hai ißm ti¿p xúc (hai ißm A –
hình 7.5) cÿa các bánh xe bên ph¿i vßi m¿t ±ßng, ta ±ÿc: Z” = Z”1 + Z”2 þ ù = 1 c c c G( cos ÿ β− h sin ) β − F (h cosβ+ sin ) β + M − F (h cosβ+ sin ) β ú (7.12) g m m jn 1 g c ø 2 2 2 û T±¡ng t ,
ÿ ta l¿p ph±¡ng trình cân b¿ng mômen ßi vßi ±ßng
th¿ng i qua hai ißm ti¿p xúc (hai ißm B) cÿa các bánh xe bên trái vßi
m¿t ±ßng, ta xác ßnh c
±ÿ trß sß các ph¿n lÿc bên ph¿i: Z’ = Z’1 + Z’2 þ ù = 1 c c c G( cos ÿ β+ h sin ) β + F (h cosβ− sin )
β − M + F (h cosβ− sinβ)ú (7.13) g m m jn 1 g c ø 2 2 2 û Mußn xác ßnh ph¿n l c
ÿ ngang Y 1, ta cing l¿p ph±¡ng trình
mômen ßi vßi ±ßng th¿ng i qua hai ißm ti¿p xúc (hai ißm O 2 – hình
7.1) cÿa các bánh xe sau vßi m¿t ±ßng, ta ±ÿc:
Gbsinβ + F b cosβ − F l cos Y β 1 m m 1 = Y’1 + Y”1 = (7.14) L
T±¡ng tÿ nh± trên, ta l¿p ph±¡ng trình mômen ß i vß i ±ß ng th¿ng
i qua hai ißm ti¿p xúc (hai iß m O1) cÿa các bánh xe tr±ß c vß i m¿t
±ß ng ß xác ßnh ph¿n lÿc ngang Y2:
Ga sin β + F a cosβ + F (l + L) cosβ Y 1 m m 2 = Y’2 + Y”2 = (7.15) L
Y1 – Ph¿n lÿc ngang cÿa ng t ±ß
ác dÿng lên các bánh xe tr c ±ß .
Y2 – Ph¿n lÿc ngang cÿa ng t ±ß
ác dÿng lên các bánh xe sau. 117
l m – Kho¿ng cách tÿ ißm ¿t lÿc kéo moóc ¿n ißm O2(xem hình 7.1).
7.1.2.2. Tr±ßng hÿp xe ÿng yên trên dßc nghiêng ngang, không kéo r¡moóc
Trong tr±ßng hÿp này, lÿc ly tâm F l = 0 và lÿc kéo moóc F m = 0.
Rút gßn bißu thÿc (7.12) và (7.13), ta xác ßnh ±ÿc các ph¿n l c ÿ
th¿ng góc cÿa ±ßng tác dÿng lên các bánh xe bên trái và bên ph¿i nh± sau: G c Z” = ( cos³ - h sin³) ü (7.16) g c 2 üý G c Z’ = ( cos³ + h sin³) ü g þ c 2
Tÿ các bißu thÿc tính toán trên, ta có nh¿n xét sau:
7 Trß sß cÿa các ph¿n lÿc th¿ng góc cing nh± các ph¿n lÿc ngang tÿ
±ßng tác dÿng lên các bánh xe phÿ thußc vào trß sß, ißm ¿t và chißu
tác dÿng cÿa các ngo¿i lÿc tác dÿng trong m¿t ph¿ng cÿa ô tô.
7 Các ph¿n lÿc này ¿nh h±ßng ¿n tính ßn ßnh và tính nng d¿n h±ßng cÿa ô tô. 7.2. TÍNH ÞN N Þ H CþA Ô TÔ
Tính ßn ßnh cÿa ô tô là kh¿ nng ¿m b¿o giÿ cho quÿ ¿o chuyßn
ßng theo yêu c¿u trong mßi ißu kißn chuyßn ßng khác nhau. Tùy
thußc ißu kißn sÿ dÿng, ô tô có thß ÿng yên, chuyßn ßng trên ±ßng
dßc (±ßng có góc nghiêng dßc ho¿c nghiêng ngang) có thß phanh ho¿c
quay vòng ß các lo¿i ±ßng khác nhau (±ßng x¿u, ±ßng tßt…).
Trong nhÿng ißu kißn phÿc t¿p nh± v¿y, ô tô ph¿i giÿ ±ÿc quÿ
¿o cÿa nó sao cho không bß l¿t ß, không bß tr±ÿt ho¿c thùng xe không
bß nghiêng, c¿u xe bß quay lßch trong gißi h¿n cho phép ß ¿m b¿o
chúng chuyßn ßng an toàn, nâng cao v¿n tßc chuyßn ßng cÿa xe có
ngh)a là tng tính kinh t¿ và tính ßn ßnh cÿa ô tô trong mßi ißu kißn làm vißc.
Trong ph¿n này, chúng ta nghiên cÿu tính ßn ßnh cÿa ô tô ß ¿m
b¿o kh¿ nng không bß l¿t ß ho¿c bß tr±ÿt trong nhÿng ißu kißn chuyßn ßng khác nhau.
7.2.1. Tính ßn ßnh dßc cÿa ô tô
7.2.1.1. Tính ßn n ß h d c ß t)nh 118
Tính ßn ßnh dßc t)nh cÿa ô tô là kh¿ nng ¿m b¿o cho xe không bß l¿t ß ¿
ho c bß tr±ÿt khi ÿng yên trên ±ßng dßc dßc.
Hình 7.6: S¡ ß lÿc và mômen tác dÿng lên ô tô khi ng yên. ÿ
a – Ô tô ÿng quay ¿u lên dßc.
b – Ô tô ÿng quay ¿u xußng dßc.
Xét ßn ßnh theo ißu kißn l¿t ß:
Xe ¿u trên dßc ¿u h±ßng lên (hình 7.6a):
7 Xu h±ßng l¿t ß: Xe có xu h±ßng l¿t quanh trÿc n¿m trong m¿t
ph¿ng cÿa ±ßng và i qua ißm ti¿p xúc cÿa hai bánh xe c¿u sau vßi
m¿t ±ßng (ißm O 2) theo ph±¡ng dßc.
7 Tr¿ng thái gißi h¿n l¿t ß: Khi góc ³ t ¿
ng d n ¿n góc ³ (góc gißi t h¿n mà xe bß l¿t khi ng
ÿ quay ¿u lên dßc), các bánh xe c¿u tr±ßc nh¿c khßi m¿t ±ßng: Z 1 = 0
Ta l¿p ph±¡ng trình mômen ßi vßi ißm O 2: 3M = Gh sin³ - Gbcos³ = 0 iO g t t 2 b ó tg³ t = (7.17) h g 7 T±¡ng t khi ÿ
ô tô quay ¿u xußng dßc (hình 7.6b), xe có xu h±ßng
l¿t quanh trÿc n¿m trong m¿t ph¿ng cÿa ±ßng và i qua ißm ti¿p xúc
cÿa hai bánh xe c¿u tr±ßc vßi m¿t ±ßng (ißm O 1), khi góc ³ tng d¿n
¿n góc '³ (góc gißi h¿n mà xe bß l¿t khi ng qua ÿ y ¿u xußng dßc), các t 119
bánh xe c¿u sau nh¿c khßi m¿t ±ßng: Z 2 = 0, l¿y mômen ßi vßi ißm O1 và rút gßn thì ta c ±ÿ : ' a tg³ = (7.18) t hg
Nh¿n xét: Góc dßc gißi h¿n l¿t ß t)nh chß phÿ thußc vào tßa ß trßng tâm cÿa xe.
Mßt sß góc dßc gißi h¿n ß mßt sß lo¿i ô tô khi ÿng trên dßc: 7 ßi vßi xe du lßch: ' o ³ = ³ = 60 . t t 7 Xe t¿i khi ¿y t¿i: o ' o ³ = (35÷40) , ³ ≥ 60 . t t
7 Xe tÿ ß khi không t¿i: o ' o ³ = (20÷35) , ³ > 60 t t
Xét ßn ßnh theo ißu kißn tr±ÿt: S m
ÿ ¿t ßn ßnh dßc t)nh cÿa ô tô không chß do sÿ l¿t ß dßc mà còn do tr t ±ÿ trên dßc do l c ÿ bám không tßt gi a
ÿ các bánh xe và m¿t ±ßng.
Tr±ßng hÿp thÿ nh¿t: N¿u phanh tay là phanh hß thßng truyßn lÿc
và xe chß có c¿u sau chÿ ßng: Khi l c
ÿ phanh ¿t tßi gißi h¿n bám, xe có thß bß tr±ÿt xußng dßc,
góc dßc khi xe bß tr±ÿt ±ÿc xác ßnh nh± sau: F = G sin α = Z p max ϕ (7.19) 2
F pmax – Lÿc phanh lßn nh¿t ¿t ß các bánh xe sau.
Ç – Hß sß bám dßc cÿa bánh xe v i ß ±ßng.
Z2 – Hÿp lÿc cÿa các ph¿n lÿc th¿ng góc tÿ ng ±ß tác dÿng lên các bánh xe sau.
Khi ³ tng tßi góc ³ (góc dßc gißi h¿n mà ô tô b¿t ¿u bß tr±ÿt tÇ
khi ÿng quay ¿u trên dßc), lúc ó l c
ÿ phanh ¿t tßi gißi h¿n bám.
3M = Gh sin³ + Gacos³ - Z L = 0 iO 1 g t Ç tÇ 2 Gacos³ + Gh sin³ tÇ g tÇ ó Z = (7.20) 2 L
Khi ô tô ÿng trên dßc quay ¿u lên, ta thay giá trß Z 2 vào (7.19), ta ±ÿc: aÇ tg³ = (7.21) tÇ L - Çh g 120
Khi ô tô ÿng trên dßc quay ¿u xußng, làm t±¡ng t t ÿ a ±ÿc: ' aÇ tg³ tÇ = (7.22) L + Çh g ' ³ , ³ – ß ß ¿ ß ±ÿ ÿ ß tÇ tÇ Góc d c gi i h n b tr t khi xe ng yên trên d c
quay ¿u lên và xußng. Tr±ßng hÿp th
ÿ hai: N¿u phanh tay sÿ dÿng chung c¡ c¿u phanh
vßi phanh chân, lúc ó t¿t c¿ các bánh xe ßu ±ÿc phanh. F = G ϕ cos p max α (7.23) T±¡ng t
ÿ ta có ißu kißn ß ô tô trên dßc bß tr±ÿt nh ± sau: ' tg³ = tg³ = Ç (7.24) tÇ tÇ
ß ¿m b¿o an toàn khi ô tô n
ÿ g yên trên dßc thì hißn t n ±ÿ g tr±ÿt
ph¿i x¿y ra tr±ßc khi l¿t ß, c
±ÿ xác ßnh b¿ng bißu thÿc: tg³ < tg³ tÇ t aÇ b
N¿u xe chß phanh ß c¿u sau thì: < (7.25) L ü - Çh h ü g g b ý
N¿u xe phanh ß t¿t c¿ các bánh xe thì: Ç < ü þ hg  Nh¿n xét:
Góc gißi h¿n khi ô tô ÿng trên dßc bß tr±ÿt ho¿c bß l¿t ß chß phÿ
thußc vào tßa ß trßng tâm cÿa xe và ch¿t l±ÿng m¿t ±ßng.
7.2.1.2. Tính ßn n ß h d c ß n ß g
Khi ô tô chuyßn ßng trên ±ßng dßc có thß bß m¿t ßn ßnh (l¿t ß
ho¿c tr±ÿt) d±ßi tác dÿng cÿa các lÿc và mômen ho¿c bß l¿t ß khi ô tô
chuyßn ßng ß tßc ß cao trên ±ßng b¿ng. 7.2.1.2.1 Tr ng h ±ß p c ÿ huy n ß ng t ß ßng quát
Xét ô tô chuyßn ßng lên dßc không ßn ßnh có kéo r¡moóc (s¡ ß mômen và l c ÿ nh± ß hình 7.1)
Khi tng góc dßc ³ ¿n giá trß gißi h¿n, xe s¿ l¿t ß n ÿ g vßi Z 1= 0,
các bánh xe tr±ßc bß nh¿c khßi m¿t ±ßng. Làm t±¡ng tÿ nh± ph¿n ßn 121
ßnh dßc t)nh, ta xác ßnh c
±ÿ góc dßc gißi h¿n mà xe bß l¿t ß khi
chuyßn ßng lên dßc ho¿c xußng dßc.
ß ¡n gi¿n, ta xét tr±ßng hÿp ô tô chuyßn ßng ßn ßnh lên dßc,
không kéo r¡moóc ngh)a là: F = 0, F j m = 0.
Vì ³ nhß nên ta có thß coi cos ³ = 1
Sau khi rút gßn bißu thÿc (7.1), ta ±ÿc góc dßc gißi h¿n khi xe bß l¿t ß là: b − fr F tg ³ b ω = − (7.26) h G g 7.2.1.2.2. Tr± ng h ß p x ÿ
e chuyßn ßng lên dßc vßi v¿n tßc nhß, không kéo
r¡moóc và chuyßn ßng ßn ßnh
Þ tr±ßng hÿp này, ta có: F j = 0, Fm = 0, F ≈ 0 , F ÿ ¿n ln ω f ≈ 0 (l c c nhß có thß bß qua).
Xét ßn ßnh theo ißu kißn l¿t ß:
Ô tô có xu h±ßng l¿t ß quanh trÿc qua ißm ti¿p xúc cÿa hai bánh
xe ß c¿u sau vßi m¿t ±ßng.
Th¿ các giá trß trên vào (7.1) và làm t±¡ng t ÿ nh± ß tr±ßng hÿp ßn
ßnh dßc t)nh ta xác ßnh ±ÿc góc dßc gißi h¿n mà xe bß l¿t ß khi xe chuyßn ßng lên dßc: b tg ³  = (7.27) g h
Khi xe chuyßn ßng xußng dßc ta cing xác ßnh ±ÿc góc dßc gißi
h¿n mà xe bß l¿t ß là: a tg ³'  = (7.28) hg
Xét ßn ßnh theo ißu kißn tr±ÿt: Khi l c
ÿ kéo chÿ ßng ¿t tßi gißi h¿n bám, xe b¿t ¿u tr±ÿt(xét
tr±ßng hÿp chß có c¿u sau chÿ ßng): F = F = ϕZ = G sinα (7.29) k max ϕ 2 M¿t khác ta có: F = Ç Z ³ ³ ϕ 2 = (acos Ç  + hgsin Ç ) (7.30) 122
Vßi Z 2 ±ÿc xác ßnh b¿ng cách l¿y mômen ßi vßi ißm O 1.
Tÿ (7.29) và (7.30): Ta xác ßnh ±ÿc góc dßc gißi h¿n mà xe bß tr±ÿt: Ça tg ³Ç  = (7.31) L - Çhg
Fkmax – Lÿc kéo ti¿p tuy¿n l n nh ß ¿t bánh xe ch ß ÿ ßng.
F – Lÿc bám cÿa bánh xe chÿ ßng. ϕ
Ç – Hß sß bám dßc cÿa bánh xe vßi m¿t ±ßng.
ißu kißn ß ¿m b¿o cho ô tô tr±ÿt tr±ßc khi bß l¿t ß là: tg
³Ç  < tg ³ 7.2.1.2.3. Tr ng ±ß h p
ÿ xe kéo r¡moóc chuyßn ng ß lên dßc v i ß v¿n tßc nhß và ßn ßnh
Þ tr±ßng hÿp này, ta có: F j = 0, F ≈ 0, F ω f ≈ 0, cos ³ ≈ 1.
Xét ßn ßnh theo ißu kißn l¿t ß:
Xe có xu h±ßng l¿t ß quanh trÿc qua ißm ti¿p xúc cÿa hai bánh
xe c¿u sau vßi m¿t ±ßng (ißm O 2).
Khi tng góc dßc ³ ¿n giá trß gißi h¿n, bánh xe c¿u tr±ßc nh¿c khßi m¿t ±ßng: Z 1 = 0
Th¿ các giá trß trên vào (7.1) ta ±ÿc: b F h tg ³ m m  = − (7.32) h Gh g g
Fm – Lÿc kéo r¡moóc.
hm – Chißu cao tÿ ißm ¿t móc kéo ¿n m¿t ±ß ng.
Xét ßn ßnh theo ißu kißn tr±ÿt:
Xe có xu h±ßng tr±ÿt tÿ trên dßc xußng d±ßi dßc. Khi l c
ÿ kéo ti¿p tuy¿n ¿t tßi giá trß gißi h¿n bám, ô tô tr±ÿt dßc. F = F = Z ϕ (7.33) k max ϕ 2
M¿t khác ta có: Fk = Gsinα + Fm = (G + Gm)sinα (7.34) Vßi: F m = Gm sin ³ 123 Th¿ các giá trß F = 0, F ¿ ÿ ß m
f ≈ 0 vào (7.2) và k t h p v i (7.33),(7.34) ta c ±ÿ : Ç (Gm + G)sin Ç ³ = (Gsin Ç ³ hg + Gcos Ç ³ a + Gmhmsin Ç ³ ) L GaÇ ó tg³ = (7.35) Ç - h ) + G (L - h ) G(L Ç Ç g m m 7.2.1.2.4. Tr ng ±ß h p
ÿ xe chuyßn ßng ßn ßnh v i ß v¿n tßc cao trên
±ßng n¿m ngang không kéo r¡moóc
Trong tr±ßng hÿp này (th±ßng là ô tô du lßch), ta có: F j = 0, Fm = 0,
³ = 0, bß qua ¿nh h±ßng cÿa lÿc c¿n ln.
S¡ ß mômen và lÿc tác dÿng lên ô tô nh± hình 7.2
Khi ó, xe có kh¿ nng bß l¿t do lÿc c¿n không khí gây ra n¿u
chuyßn ßng vßi tßc ß r¿t lßn. Lÿc c¿n không khí tng tßi giá trß gißi
h¿n, xe s¿ bß l¿t quanh ißm O 2 (O2 là giao ißm cÿa m¿t ph¿ng qua trÿc
bánh xe sau vßi ±ßng), lúc ó ph¿n lÿc Z 1 = 0.
ß xác ßnh v¿n tßc gißi h¿n mà xe bß l¿t ß, ta sÿ dÿng công thÿc (7.3): G(b f − r ) F − h b ω g Z = 1 L
Ta coi Mf ≈ 0 vì trß sß cÿa nó r¿t nhß so vßi F , thay giá trß ω 2
F = Wv và rút gß n ta ±ÿ c v¿n tß c nguy hiß m mà xe bß l¿t ß : ω 0 Gb v = (7.36) n Wh g
vn – V¿n tßc gißi h¿n mà xe bß l¿t ( ß m/s). W – Nhân t
ß c¿n không khí: W = 0,625C xS có n ¡ vß là Ns 2/m2, v i
ß Cx là hß sß c¿n không khí có ¡n vß Ns2/m4 và S
là dißn tích c¿n không khí có ¡n vß là m2.
ß thu¿n tiß n ta ß i sang ¡n vß km/h: Gb v =3,6 (7.37) n Wh g 124  Nh¿n xét:
7 Sÿ m¿t ßn ßnh cÿa xe phÿ thußc vào tßa ß trßng tâm cÿa xe và
móc kéo, nhân tß c¿n không khí, hß sß bám cÿa xe vßi m¿t ±ßng…
7 ßi vßi nhÿng xe th±ßng chuyßn ßng vßi v¿n tßc cao ho¿c th±ßng ho¿t ßng trên nh ng ÿ
ßa hình phÿc t¿p nên h¿ th¿p trßng tâm ß tng tính ßn ßnh cho ô tô.
7.2.2. Tính ßn ßnh ngang cÿa ô tô
7.2.2.1. Tính ßn n
ß h ngang cÿa ô tô khi chuy n ß n ß g th n ¿ g trên
±ßng nghiêng ngang
7.2.2.1.1. Xét ßn nh t ß heo ißu kißn l¿t ß
Ô tô có xu h±ßng l¿t ß quanh trÿc n¿m trong m¿t ph¿ng cÿa
±ßng và i qua ißm ti¿p xúc cÿa hai bánh xe bên trái vßi m¿t ±ßng (ißm B) nh± hình 7.7.
L¿y mômen ßi vßi ißm B và rút gßn ta c ±ÿ : c G cos³ - Gh sin³ + M g jn Z’= 2 (7.38) c
Khi góc ³ tng tßi giá trß gißi h¿n ³ , xe bß l¿t quanh trÿc i qua B. Lúc ó Z’= 0.
Thông th±ßng, giá trß M jn nhß nên có thß coi M jn ≈ 0, xe không kéo r¡moóc nên Fm = 0. Ta xác ßnh c
±ÿ góc gißi h¿n l¿t ß khi xe chuyßn ßng trên ±ßng nghiêng ngang là: c tg³  = (7.39) 2hg
³  – Góc nghiêng ngang gißi h¿n cÿa ng m ±ß à xe bß l¿t ß. 125
Hình 7.7: S¡ ß lÿc và mômen tác dÿng lên ô tô khi chuyßn ßng th¿ng
trên ±ßng nghiêng ngang.
Y’, Y” – Các ph¿n lÿc ngang tác dÿng lên các bánh xe bên ph¿i và bên trái. ³
– Góc nghiêng ngang cÿa ±ßng.
Z’, Z” – Các ph¿n lÿc th¿ng góc tÿ ng t ±ß
ác dÿng lên các bánh
xe bên ph¿i và bên trái. M
– Mômen cÿa các lÿc quán tính ti¿p tuy¿n tác dÿng trong jn
m¿t ph¿ng ngang khi ô tô chuyßn ßng không ßn ßnh.
7.2.2.1.2. Xét ßn nh t ß heo ißu kißn tr t ±ÿ
Khi ch¿t l±ÿng bám cÿa bánh xe vßi ±ßng kém, xe có xu h±ßng
tr±ÿt khi chuyßn ßng trên ±ßng nghiêng ngang.
ß xác ßnh góc gißi h¿n khi xe bß tr±ÿt, ta l¿p ph±¡ng trình hình chi¿u các l c
ÿ lên m¿t ph¿ng song song vßi m¿t ±ßng:
Gsin ³ = Y’ + Y” = Ç (Z’+ Z”) = Ç Gcos³ (7.40) Ç y y Ç
³ – Góc nghiêng ngang gißi h¿n mà ô tô bß tr±ÿt. Ç
Ç – Hß sß bám ngang giÿa bánh xe và m¿t ±ßng. y Rút gßn bißu th c ÿ (7.40) ta c ±ÿ : tg ³ = Ç (7.41) Ç y
ß ¿m b¿o an toàn, xe ph¿i bß tr±ÿt tr±ßc khi l¿t ß, ngh)a là: 126 c tg ³ < tg ³ Ç < (7.42) Ç  hay y 2hg
Khi ô tô ÿng yên trên ±ß ng nghiêng ngang, ta cing xác ßnh
±ÿc góc nghiêng giß i h ¿n mà t¿i ó xe bß l¿t ß ho¿ c bß tr±ÿt.
Þ tr±ß ng hÿp này, ô tô chß chßu tác dÿng cÿa trß ng l±ÿng. Ph±¡ng
pháp xác ßnh cing t±¡ng tÿ nh± ph¿n trên, ta có ngay góc giß i h¿n mà xe bß l¿t ß : c tg ³ t = (7.43) 2hg
Cing t±¡ng tÿ ta có góc giß i h¿ n mà xe bß tr±ÿt là: tg ³ = Ç tÇ y
i ß u kißn ß xe tr±ÿ t tr±ß c khi l¿t ß là: c tg ³ < tg³ Ç < (7.44) tÇ t hay y 2hg 7.2.2.2. Tính n
ß ßnh ngang cÿa ô tô khi chuy n ß n
ß g quay vòng trên
±ßng nghiêng ngang
7.2.2.2.1. Xét ßn nh t ß heo ißu kißn l¿t ß
Tr ±ß ng hÿp ô tô quay vòng trên ±ß ng nghiêng ngang ra ngoài
(h±ß ng nghiêng ngang cÿa ±ß ng và trÿc quay vòng cÿa xe ß hai phía cÿa ±ß ng):
Trong tr±ßng h ÿp này, ô tô chßu tác dÿng cÿa các lÿc sau: l ÿc ly tâm
Fl, trß ng l±ÿng toàn bß cÿa ô tô G, l ÿc kéo móc Fm (n¿u có kéo r¡moóc).
Khi góc ³ tng d¿n ß ng thß i d±ß i tác dÿng cÿa lÿc ly tâm Fl, xe
s¿ bß l¿t ß quanh trÿc i qua A (trÿc này là giao tuy ¿n giÿa m ¿t ph¿ng
cÿa ±ß ng vß i m¿t ph¿ng i qua hai tâm cÿa các bánh xe bên ph¿i và
vuông góc vß i m¿t ±ß ng), lúc ó v¿n tß c cÿa ô tô ¿t tß i giá trß giß i h¿n và hÿp lÿ c Z” = 0.
Sÿ dÿng công th ÿc (7.12) vß i l±u ý thông th±ß ng giá trß Mjn nhß , Gv2 nên chúng ta bß qua M n
jn và thay trß sß cÿ a lÿc ly tâm Fl = vào công gR
thÿc rß i rút gß n, ta ±ÿc: 127 þ c c ù
G( cosβ − h sinβ ) − F (h co β s + sinβ ÿ ) gR ñ g ñ m m ñ ñ ú 2 ø 2 2 û v = (7.45) n c G(h cos β + sin β ) g ñ ñ 2 Hình 7.8: S¡ m
ß ômen và lÿc tác dÿng lên ô tô khi quay vòng trên
±ßng nghiêng ngang ra ngoài.
Tr±ßng hÿp ô tô không kéo r¡moóc, F m = 0, ta cing xác ßnh ±ÿc
v¿n tßc gißi h¿n (hay còn gßi là v¿n tßc nguy hißm) khi xe bß l¿t nh± sau: c ( cos β − h sin β )gR ñ g ñ 2 = 2 v (7.46) n c h cosβ + sinβ g ñ ñ 2 Rút gßn ta c ±ÿ : c gR( cosβ − h sinβ ) ñ g ñ = 2 v hay n c h cosβ + sinβ g ñ ñ 2 c gR( − tgβ ) ñ 2h v = g (7.47) n c 1+ tgβñ 2h g 128

Tài liệu liên quan: