Bài giảng Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô: Chương 2 - TS. Lê Văn Bách

Bài giảng Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô: Chương 2 trình bày về sự chuyển động của ô tô trên đường. Nội dung chính trong chương này gồm có: Các lực tác dụng khi xe chạy, phương trình chuyển động của ô tô và biểu đồ nhân tố động lực, lực bám của bánh xe với mặt đường, sự hãm xe và cự ly hãm xe,... và một số nội dung khác. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô: Chương 2 - TS. Lê Văn BáchTS. LÊ VĂN BÁCH THIẾT KẾ YẾU TỐ HÌNH HỌC ĐƯỜNG Ô TÔ CHƯƠNG 2 SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG2.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG KHI XE CHẠY Chuyển động của ô tô trên đường là một chuyển động phức tạp - tịnh tiếntrên đường thẳng, quay trên đường cong đứng, lượn trên đường cong nằm và daođộng khi chuyển động trên mặt đường không bằng phẳng. Tất cả những đặc điểmchuyển động đó hiện nay chưa vận dụng hết vào việc xác định các yếu tố tuyếnđường, vì vậy trong thiết kế đường, người ta giả định là ô tô chuyển động khôngdao động trên mặt đường hoàn toàn phẳng, rắn và không biến dạng. Khi xe chạy trên đường động cơ phải tiêu hao năng lượng để khắc phục cáclực cản trên đường. Các lực cản khi xe chạy bao gồm: sức cản lăn, sức cản khôngkhí, sức cản quán tính và sức cản do dốc (Hình 2.1). Điều kiện để xe chạy được là lực kéo do động cơ sinh ra phải khắc phụcđược tất cả các lực cản : Pk ≥ ∑ Pcản . P Pk Pj Pi Pf  Hình 2.1 Các lực tác dụng trên ô tô khi xe chạy Pk – Lực kéo; Pf – Lực cản lăn; P w - Lực cản không khí Pi – Lực cản lên dốc; Pj – Lực cản quán tính2.1.1 LỰC CẢN2.1.1.1 Lực cản lăn Pf: Khi xe chạy, tại các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường xuất hiện lựccản lăn. Lực này ngược chiều chuyển động của xe, cản trở sự chuyển động của ôtô. Lực cản lăn sinh ra là do ma sát giữa bánh xe với mặt đường, sinh ra do biếndạng của lốp xe và biến dạng của mặt đường, do xe bị xung kích và chấn động trênmặt đường không bằng phẳng và do ma sát trong các ổ trục của xe khi xe chạy.Thực nghiệm cho thấy tổng lực cản lăn trên tất cả các bánh xe Pf tỉ lệ thuận vớitrọng lượng G (kG) của ô tô: Pf = f.G (kG) (2-1) II - 1TS. LÊ VĂN BÁCH THIẾT KẾ YẾU TỐ HÌNH HỌC ĐƯỜNG Ô TÔ Hệ số sức cản lăn f phụ thuộc vào độ cứng của lốp xe, tốc độ xe chạy và chủyếu phụ thuộc vào loại mặt đường (Bảng 2.1). (Thường lấy f=0,02 khi tính toánthiết kế các yếu tố hình học đường) Bảng 2.1 Hệ số lực cản lăn f phụ thuộc loại mặt đường Loại mặt đường Hệ số f Loại mặt đường Hệ số f + Bê tông xi măng 0,01 – 0,02 + Lát đá 0 ,04 – 0,05 và bê tông nhựa + Đất khô và bằng phẳng 0,04 – 0,05 + Đá dăm đen 0,02 – 0,025 + Đất ẩm và không 0,07 – 0,15 + Đá dăm 0,03 – 0,05 bằng phẳng + Đất cát rời rạc 0,15 – 0,302.1.1.2 Lực cản do không khí Pw Khi xe chạy, lực cản không khí gây ra do phản lực của khối không khí phíatrước, do ma sát của thành xe với không khí hai bên và do khoảng chân không phíasau ô tô hút lại.Theo khí động học, lực cản không khí khi không có gió được xác định theo côngthức: Pw = k.F.v2 (kG)Trong đó: k – hệ số sức cản không khí phụ thuộc vào mật độ không khí và hình dạng xe: ô tô tải k = 0,06–0,07; ô tô bus k = 0,04 – 0,06; xe con k = 0,025 – 0,035. F – diện tích cản trở (diện tích mặt cắt ngang lớn nhất của ô tô). F = 0,8.B.H (B và H là chiều rộng và chiều cao của ô tô m). v – vận tốc tương đối của xe kể cả tốc độ gió, thường tính toán với vận tốc của gió bằng không, như vậy v là vận tốc xe chạy tính toán (m/s).Trong kỹ thuật, thường vận tốc xe chạy được tính bằng km/h, như vậy ta có : kFV 2 Pw  (2-2) 13 V – vận tốc xe chạy, km/h.2.1.1.3 Lực cản do lên dốc P i Là do trọng lượng bản thân của ô tô gây ra khi xe chuyển động trên mặtphẳng nằm nghiêng. Ta có: Pi =  G. sin Do  nhỏ nên sin  tg = i i – độ dốc dọc của đường. Do đó: Pi =  G. i (2-3) Khi xe lên dốc lấy dấu “+” và khi xe xuống dốc lấy dấu “-“. II - 2TS. LÊ VĂN BÁCH THIẾT KẾ YẾU TỐ HÌNH HỌC ĐƯỜNG Ô TÔ Khi xe lên dốc lực này ngược chiều chuyển động, khi xe xuống dốc cùngchiều chuyển động.2.1.1.4 Lực ...