Một số ví dụ ứng dụng của môn lý thuyết ô tô chuẩn bị cho ôn tập thi đề thi mở | Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

MỘT SỐ VÍ DỤ ỨNG DỤNG CỦA MÔN LÝ THUYẾT Ô TÔ
CHUẨN BỊ CHO ÔN TẬP THI ĐỀ THI MỞ.
Lời nói đầu: Tài liệu này gồm 30 câu hỏi ứng dụng lý thuyết ô tô vào giải quyết
các vấn đề mang tính thực tế về cơ học chuyển động của ô tô, nó là cơ sở để biên
tập các đề thi mở (được phép tham khảo tài liệu). Để làm bài tốt, các Sinh viên cần
đặc biệt chú ý một số dặn dò sau đây trong quá trình ôn tập và làm bài:
1.Khi học ôn bắt buộc phải hiểu, không cần chú trọng vào việc nhớ các công
thức, các phương trình mà chủ yếu tập trung hiểu ý nghĩa vận dụng của các mối quan hệ đó.
2. Các chương đều có sự liên hệ, vận dụng lẫn nhau, khi học ôn phải nhận ra điều này.
3. Nghiên cứu kĩ để hiểu và tìm ra phương pháp giải quyết vấn đề được nêu trong tài liệu này.
3. Khi làm bài cần chú ý:
- Phải dành thời gian suy nghĩ cách làm (vận dụng các lý thuyết gì) trước khi
tìm tài liệu để tham khảo chi tiết.
- Mọi quan điểm nêu ra phải chứng minh cụ thể, không trình bày một cách đại
ý(vì đáp án cho chi tiết đến 0.25 điểm).
- Mọi hình vẽ, công thức nêu ra phải tuyệt đối chính xác có kèm theo giải thích
kí hiệu và đơn vị để chứng tỏ SV hiểu điều mình tham khảo.
--------------------------------------------------
Câu 1: Cho đồ thị đặc tính ngoài của động cơ Me(ω) 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 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: 1
- Vẽ hình và đặt các lực lên xe.
- Giải thích các lực và kí hiệu, đơn vị.
- Xác định lực kéo lớn nhất từ động cơ truyền xuống.
- Xác định tải trọng pháp tuyến trên cầu chủ động.
- Biện luận về lực kéo lớn nhất có thể có ở cầu chủ động.
- Các giả thiết tính toán độ dốc cực đại.
- Lập phương trình và giải.
Câu 2: 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:
- Độ dốc lớn nhất imax của xe bằng phương pháp đồ thị cân bằng lực kéo (bỏ
qua sự trượt giữa bánh xe và mặt đường).
- Nếu kể tới sự trượt giữa bánh xe và mặt đường thì độ dốc tính ở trên có thể
sẽ thay đồi như thế nào? Biết rằng ô tô có cầu trước chủ động và chuyển
động trên đường có hệ số bám là φ. Hướng dẫn:
- Trình bày cách vẽ đồ thị cân bằng lực kéo
- Phân tích trạng thái leo dốc cực đại để chỉ ra giá trị MaxI tương đương với
lực cản dốc cực đại , từ đó tính ra độ dốc cực đại.
- Nêu điều kiện bám của cầu trước.
- Tính phản lực pháp tuyến cầu trước (có chứa góc α).
- Tính góc dốc khi coi lực kéo bằng giới hạn bám (góc dốc lớn nhất theo quan điểm bám).
- Biện luận 2 trường hợp: nếu góc dốc tính theo phương pháp 1 nhỏ hơn góc
dốc theo bám thì công nhận kết quả này, ngược lại phải sử dụng kết quả tính
theo bám là kết quả thực tế.
Câu 3: Hãy chứng minh rằng ở cùng một vị trí bàn đạp ga và trên cùng một loại
đường thì các giá trị lực kéo tiếp tuyến Fk ,độ trượt δk là lớn nhất ở tay số I ,trong
khi bán kính lăn rl , tốc độ thực tế V và hệ số bám ngang φy lớn nhất ở tay số n. Hướng dẫn: 2
- Nêu quan hệ Fk = ( Me , itl …)
- Nêu itl1 >itln do đó Fk1 là cực đại.
- Fk càng lớn thì độ trượt càng lớn.
- Độ trượt cáng lớn thì bán kính lăn càng giảm.
- Bán kính lăn càng giảm thì tốc độ thực tế càng giảm.
- Lực kéo càng nhỏ, trượt dọc càng ít thì hệ số bám ngang càng lớn.
Câu 4: Cho đồ thị đặc tính ngoài của động cơ Pe(ωe), Me(ω) và các thông số của
hệ thống truyền lực itl 1…n , ηtl, m[kg], r[m] và đặc tính quan hệ giữa bán kính lăn
và lực kéo rl(Fk). Hãy xác định tốc độ thực tế V của xe khi chuyển động ở các chế độ sau:
- Chế độ công suất động cơ cực đại và tay số n0.
- Chế độ mô men xoắn cực đại của động cơ và tay số I0.
- Ở chế độ nào thì tốc độ thực tế gần với tốc độ lý thuyết, tại sao? Hướng dẫn:
- Tốc độ thực tế V = rl . ωk
- Xác định bán kính lăn theo Fk ở các chế độ đã cho.
- Xác định ωk ở các chế độ đã cho. - Rút ra nhận xét.
Câu 5: Một xe ô tô khi leo dốc cực đại thì có tốc độ ổn định là Vi [m/s]. Hãy xác
định tốc độ cực đại Vmax và gia tốc cực đại jmax của xe. Cho các thông số m[kg], itl 1..n t
, η l , r[m], Cx, S[m2], δj, KM.và đồ thị đặc tính ngoài Me(ωe). Hướng dẩn:
- Xác định mô men xoắn cực đại MeM của động cơ theo đồ thị ĐTN và giá trị ω ie tinh từ Vi .
- Tính Vmax và Jmax theo phương pháp thông thường.
Câu 6: Một tài xế đang điểu khiển xe ô tô leo dốc với góc dốc là α0, xử dụng tay số II0 và đạp hết ga. 3
- Vẽ hình mô tả trạng thái chuyển động và giải thích các lực tác dụng trên ô tô.
- Bằng phương pháp đồ thị hãy xác định tốc độ chuyển động của xe (được cho là
đều) khi đó?Biện luận các khả năng có thể xảy ra.
Cho đồ thị đặc tính ngoài của động cơ Me(ω 2
e), m[kg], itl1..n,ηtl, r[m], Cx, S[m ], hệ số cản lăn f.
Hướng dẫn: Khi vẽ đồ thị chú ý đây là trường hợp leo dốc với góc dốc cho trước
nên phải vẽ đồ thị cân bằng lực kéo với các lực cản là mgfcosα + mgsinα + 0.63…
sau đó tìm giao của các đường cong Fk với Fcản.
Câu 7: 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], i 2
tl1..n,ηtl, r[m], Cx, S[m ], hệ số thích ứng theo mô men của
động cơ KM , số cản lăn f.
Hướng dẫn: Áp dụng phương pháp tính toán thông thường.
Câu 8: Hãy đề xuất phương pháp xác định độ dốc cực đại thực tế của ô tô khi kể
đến tổn hao do trượt tại bánh xe chủ động.
Tham khảo các thông tin: - P α
k = Công suất truyền từ động cơ – công suất mất mát do trượt Pδ. - Pδ = Fk.Vδ - Vδ = V – V0.
- Đặc tính rl = r – λF. Fk
- Giả thiết rằng khi leo dốc cực đại cầu chủ động chưa đạt tới giới hạn bám.
Hướng dẫn: Vấn đề chủ yếu là xác định phần công suất mất mát do trượt ớ
chế độ này. Căn cứ vào giả thiết chế độ leo dốc cực đại có thể xác định được F i i
k , V từ đó xác định được bán kính lăn, tốc độ thực tế và công suất trượt.
Câu 9: Hãy chứng minh rằng đối với bất kỳ xe ô tô nào thì gia tốc cực đại khi
tăng tốc hoặc gia tốc chậm dần cực đại khi phanh hãm cứng không thể vượt
quá giá trị 8 m/s2. Giả thiết rằng ô tô chuyển động trên đường có hệ số bám φ = 0.8. 4
Hệ thống kiểm soát lực kéo hoặc hệ thống phanh chống hãm cứng ABS có thể
cải thiện được tình hình này để nâng cao gia tốc chuyển động và gia tốc phanh? Hướng dẫn:
- Bắt đầu từ sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh, chứng minh quan hệ Jmax = φ.g
- Trình bày đặc tính trượt khi phanh, phân tích ưu điểm của ABS.
Câu 10: Hãy lựa chọn giá trị tỉ số truyền cực tiểu và cực đại của hệ thống
truyền lực nhằm đảm bảo cho xe đạt tốc độ cực đại yêu cầu [Vmax] và độ dốc
cực đại [imax] . Cho các thông số: Memax, KM, m, ηtl, r, φ, a,b,hg , xe có cầu trước chủ động.
Hướng dẫn: Chủ yếu lưu ý khái niệm hạn chế giá trị tỉ số truyền cực đại theo
giới hạn bám và xác định tải trọng pháp tuyến cho một trường hợp cụ thể.
Câu 11: Từ phương trình tiêu hao nhiên liệu của ô tô hãy phân tích ảnh hưởng
của các yếu tố sau đây tới THNL của ô tô: - Tải trọng của xe.
- Tốc độ chuyển động. - Áp suất khí trong lốp.
- Hình dạng khí động học của xe.
- Hệ số cản mặt đường ψ.
- Hệ thống truyền lực cơ khí và thủy cơ.
Câu 12: Hãy xác định THNL theo quãng đường qd của một xe ô tô khi chuyển
động đều với tốc độ V[m/s] ở tay số itl cho trước trên đường bằng.
Cho các thông số: m[kg], η 2
tl , Cx, S[m ], f, đồ thị đặc tính ngoài động cơ
Me(ωe), đồ thị THNL động cơ ge(ne , Yp). 5
Hướng dẫn: Chủ yếu vận dụng phương trình tiêu hao nhiên liệu khi chyển
động đều để tính toán cho một trường hợp cụ thể.
Câu 13: Một xe ô tô chuyển động đều trên đường bằng ở tay số iti nào đó.
Hãy xác định tốc độ Vkt khi đó tiêu hao nhiên liệu theo quãng đường là ít nhất.
Nếu ô tô thay đổi tỉ số truyền sang tay số thấp hơn thì tốc độ kinh tế sẽ thay đổi như thế nào?
Cho các thông số: m[kg], η 2
tl , Cx, S[m ], f, đồ thị đặc tính ngoài động cơ
Pe(ωe), đồ thị THNL động cơ ge(ne).
Hướng dẫn: Chủ yếu vận dụng việc xây dựng đặc tính THNL cho một
trường hợp cụ thể và biện luận ảnh hưởng của tỉ số truyền tới tốc độ kinh tế.
Câu 14: Một xe ô tô chuyển động đều với tốc độ cao trên đường bằng. Hãy xác
định sự thay đổi tải trọng pháp tuyến trên 2 cầu so với trường hợp tải trọng tĩnh
( ô tô đứng yên)? Sự thay đổi tải trọng này có ảnh hưởng gì tới tốc độ cực đại
của ô tôtrong trường hợp ô tô có cầu trước hoặc cầu sau chủ động? Hãy phân
tích theo quan điểm khả năng bám. Hướng dẫn:
- Xác định tải trọng pháp tuyến trong 2 trường hợp tĩnh và động.
- Chú ý trường hợp cầu trước chủ động, phân tích việc giảm sự bám do đầu xe bị bốc lên.
Câu 15: Hãy xác định góc dốc tối đa mà ô tô có thể leo được theo quan điểm
lực kéo cực đại từ động cơ truyền xuống và quan điểm bám tại bánh xe chủ
động trong 2 trường hợp: Ô tô có cầu trước chủ động và ô tô có cầu sau chủ
động. Phát biểu tính cơ động của xe có 2 cầu chủ động trong trường hợp này.
Cho các thông số: mô men xoắn cực đại của động cơ Memax,các thông số
của hệ thống truyền lực itl 1…n , ηtl, m[kg], r[m], tọa độ trọng tâm a,b,hg [m], f, hệ số bám φ. 6
Hướng dẫn: Chủ yếu chú ý phân tích lực kéo cực đại theo quan điểm bám và
tính toán phản lực pháp tuyến trong 2 trường hợp. Chú ý phân tích trường hợp
lực kéo truyền từ động cơ vượt quá giới hạn bám.
Câu 16: Hãy chứng minh rằng tại các khúc cua (đường cong) mặt đường
thường được làm có độ nghiêng ngang (góc nghiêng β) vào phía trong tâm
quay nhằm tăng giới hạn lật đổ và trượt ngang của xe?
Hướng dẫn: Vẽ đúng hình cho 2 trạng thái nghiêng của đường và phân tích
các nhân tố gây mất ổn định sẽ khác nhau đối với 2 trường hợp đường nghiêng vào và nghiêng ra.
Câu 17: Hãy phân tích ảnh hưởng của các thông số: chiều cao trọng tâm hg,
chiều rộng cơ sở B, hệ số bám ngang φy và lực kéo tiếp tuyến Fk tới tốc độ nguy
hiểm theo quan điểm lật đổ và trượt ngang của một xe ô tô khi chuyển động
trên đường vòng không nghiêng ngang với bán kinh quay vòng là R.
Hướng dẫn: Tính toán giới hạn lật đổ và trượt ngang sau đó biện luận. Chú ý
liên hệ ảnh hưởng của lực kéo tới hệ số bám ngang (đặc tính trượt).
Câu 18: Hãy chứng minh quan điểm cho rằng ô tô có 2 cầu chủ động ( xe cơ
động cao) có khả năng leo được dốc cao và trơn, điều mà xe bình thường (chỉ
có 1 cầu chủ động) khó có thể thực hiện được.Minh họa bằng một xe cụ thể với
2 phương án có 1 và cả 2 cầu chủ động.
Hướng dẫn: Chủ yếu tập trung phân tích khả năng tận dụng trọng lượng bám
của xe 1 và 2 cầu chủ động, tính toán phản lực pháp tuyến trong 2 trường hợp.
Câu 19: Một xe ô tô chuyển động trên đường xấu, hệ số bám một bên bánh xe
là φ0, ở các bánh kia là 0.5φ0 . Hãy xác định giá trị lực kéo cực đại trên cầu theo
quan điểm bám trong 2 trường hợp: cầu xe sử dụng vi sai không ma sát và sử
dụng vi sai có ma sát với hiệu suất riêng ηr = 0,5.Từ đó rút ra ưu điểm của vi 7
sai có ma sát (thường được sử dụng trên xe cơ động cao) khi ô tô chuyển động
trên đường trơn (hệ số bám 2 bên bánh xe khác nhau).
Hướng dẫn: Vẽ sơ đồ vi sai, nêu quan hệ mô men, giải thích hiệu suất riêng và
ứng dụng xác định lực kéo cực đại theo qun điểm bám.
Câu 20: Hiệu quả phanh ( gia tốc chậm dần cực đại, thời gian phanh và quãng
đường phanh) của ô tô sẽ thay đổi thế nào khi ta tìm giải pháp tăng lực phanh
tại các bánh xe? ( hệ thống phanh hãm cứng).
Hướng dẫn: Chủ yếu phân tích giá trị lực phanh cực đại theo quan điểm bám.
Câu 21: Hãy chứng minh quan điểm cho rằng: khi phanh với cường độ cực đại
(phanh hãm cứng) thì quãng đường phanh hầu như không thay đổi khi xe không
tải( có khối lượng m) và chở đầy tải (có khối lượng là M)?.Tổng lực phanh tại
các bánh xe khác nhau thế nào trong 2 trường hợp này?
Hướng dẫn: Chủ yếu phân tích lực tác dụng lên ô tô khi phanh và phân tích
hiệu quả phanh khi phanh hãm cứng.
Câu 22: Giải thích quan điểm thực tế cho rằng: khi chuyển động trên đường
trơn nên kết hợp sử dụng phanh bằng động cơ? Hãy giải thích cơ chế phanh bằng động cơ.
Hướng dẫn: Ứng dụng đặc tính phanh động cơ khi đi tay số thấp kết hợp với
đặc tính của vi sai đối xứng không ma sát.
Câu 23: Một xe ô tô đang chuyển động đều trên đường bằng và trơn (hệ số bám
2 bên bánh xe khác nhau là φtrái và φphải . Hãy xác định góc xoay mất ổn định
của xe β khi phanh với cường độ cực đại. Cho các thông số m[kg], B[m],
a,b[m], Jz ( mo men quán tính khối lượng trong chuyển động quay xung quanh
trục Z đi qua trọng tâm). Nếu giảm lực phanh thì góc xoay trên thay đổi như thế nào?
Hướng dẫn: Chủ yếu xác định giá trị mô men xoay cầu khi phanh hãm cứng và
phân tích các trường hợp có thể xảy ra khi lực phanh nhỏ hơn giới hạn bám. 8
Câu 24: Hãy xác định các giá trị gia tốc chậm dần cực đại, thời gian phanh và
quãng đường phanh của một xe ô tô (trang bị phanh hãm cứng) khi phanh cực
đại trên 2 loại đường có hệ số bám là φ và 0,5φ, từ đó chứng minh khuyến cáo
rằng khi chuyển động trên đường trơn thì người lái phải giảm tốc độ để đảm bảo an toàn.
Hướng dẫn: Chủ yếu ứng dụng tính toán các chỉ tiêu phanh.
Câu 25: Bằng việc xây dựng phương trình cân bằng lực khi phanh, hãy chứng
minh rằng khi phanh cực đại (hệ thống phanh hãm cứng) khi xe đang xuống
dốc (góc dốc α) thì gia tốc chậm dần khi phanh giảm đi và quãng đường phanh
tăng lên, từ đó khuyến cáo khi xuống dốc phải giảm tốc độ để đảm bảo an toàn.
Hướng dẫn: Chủ yếu ứng dụng xác định các chỉ tiêu phanh hãm cứng và phân
tích các yếu tố ảnh hưởng.
Câu 26: Bằng việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới góc lệch hướng, hãy
chứng minh quan điểm cho rằng ô tô có cầu trước chủ động làm cho xe có
khuynh hướng quay vòng thiếu.
Hướng dẫn: Phân tích ảnh hưởng α = f(X,Y,Z…), ứng dụng đặc tính trượt để
chứng minh rằng khi có Fk thì φy có khuynh hướng giảm.
Câu 27: Một xe ô tô đang chuyển động thẳng thì gặp gió ngang (lực ngang Y).
Hãy phân tích các khả năng lệch hướng (sang trái hoặc sang phải) và phân tích
các yếu tố ảnh hưởng tới 2 khả năng lệch hướng này.
Hướng dẫn: Chủ yếu phân tích ảnh hưởng của góc lệch hướng 2 cầu tới ổn
định chuyển động thẳng.
Câu 28: Quay vòng theo kiểu “ rê đuôi” là một kỹ thuật lái xe phức tạp đối với
các tài xế đua xe cao tốc khi vào cua với tốc độ cao. Thực hiện kỹ thuật lái này
tài xế phải đồng thời xử dụng bàn đạp ga và bàn đạp phanh (vừa phanh vừa ga)
kết hợp với quay tay lái. Hãy chứng minh bằng phân tích động lực học chuyển
động trong trường hợp ô tô có cầu trước chủ động.
Hướng dẫn: Vẽ hình động học quay vòng và phân tích góc lệch hướng của 2
cầu cũng như ảnh hưởng của cúng tới quay vòng. 9
Câu 29: Hãy chứng minh quan điểm cho rằng ô tô có vi sai ma sát tại cầu chủ
động làm cho xe có khuynh hướng quay vòng thiếu.
Hướng dẫn: Phân tích đặc tính vi sai ma sát và việc tạo ra mô men xoay cầu,
tính chất quay vòng thiếu.
Câu 30: So sánh ưu điểm và nhựơc điểm của xe 1 và 2 cầu chủ động (có cùng
các thông số khác) theo quan điểm sức kéo và quan điểm quay vòng(điều khiển).
Hướng dẫn: Tổng hợp các vấn đề liên quan tới khả năng tận dụng bám, đặc
tính hướng và ổn định chuyển động.
Chúc các em SV ôn tập tốt và thi thành công! GVC.TS. LÂM MAI LONG 10 11 12