Bài giảng Kỹ thuật hạ tầng giao thông - Phần 3, Chương 1: chuyển động của ôtô trên đường

1MÔN HỌC:
KỸ THUẬT 
HẠ TẦNG GIAO THÔNG
KS.NCS. PHẠM ĐỨC THANH
Bộ môn Kỹ thuật Hạ tầng và PTNT
PHẦN 3 
THIẾT KẾ ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ
CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN ĐƯỜNG
emai: phamducthanh@wru.vn
0979.88.3339
2
CẤU TRÚC PHẦN 3
4. TK mặt cắt ngang tuyến đường
2. TK tuyến trên bình đồ
1. Chuyển động của ô tô trên đường
5. Công trình nền mặt đường
6. Thoát nước trên đường ô tô
7. Tổng luận cầu
8. Tổng quan về nút giao thông
3. TK trắc dọc tuyến đường
Giới thiệu phần mềm Nova-TDN
3
TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN 3
24
H
HARMONY.LTD
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 
PHẦN MỀM NOVA-TDN 
5
CHƯƠNG 1. CHUYỂN ĐỘNG CỦA ÔTÔ TRÊN ĐƯỜNG
1.1. Các lực tác động lên ô tô trong quá trình chuyển động
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động.
Khi ôtô chạy trên đường, các lực tác dụng lên nó bao gồm :
Pk : lực kéo do động cơ sinh ra,
Pw : lực cản của không khí,
Pf : lực cản lăn,
Pi : lực cản lên dốc,
Pj : lực quán tính.
Pw
Pj
Pf
Pκ
α
Pi
i%
6
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
a. Lực kéo Pk
Khi xe chạy, nhiên liệu cháy trong động cơ [1] cháy;
Nhiệt năng sinh ra biến thành cơ năng tạo ra một công suất hiệu dụng N (mã lực) 
đồng thời tạo ra mô men quay M tại trục của động cơ [2];
Rồi chuyền qua hộp số [3] , trục các đăng [4] tới cầu xe [5],
Tạo ra mô men quay tại bánh chủ động Mk [6] và sinh ra lực kéo Pk tại bánh xe.
1. Động cơ
2. Ly hợp
3. Hộp số
4. Trục các đăng
5. Cầu xe
6. Bánh xe
Sơ đồ hệ thống truyền lực của ô tô
37
Lực kéo được tính theo công thức sau :
][,.. kG
r
iiM
r
MP
k
ko
k
k
K η==
io: tỷ số truyền động cơ bản, nó phụ thuộc vào loại xe, tỷ số này không đổi
ik: tỷ số truyền động trong hộp số, thay đổi theo số cài của xe;
rk : bán kính của bánh xe chủ động có xét đến biến dạng của lốp. rk phụ thuộc 
vào áp lực hơi trong bánh xe, cấu tạo của lốp và tải trọng trên bánh xe, trạng thái mặt 
đường, thường lấy 0,93 ÷ 0,96 bán kính chưa biến dạng.
η: hệ số hiệu dụng của cơ cấu truyền động.
η = 0,8 ÷ 0,85 (đối với xe tải) η = 0,85 ÷ 0,9 (đối với xe con, xe du lịch)
a. Lực kéo Pk (tiếp)
Lực kéo t/dụng lên bánh xe chủ độngM: Mô men quay của động cơ (kGm)
Mk: Mô men quay của bánh xe chủ động (kGm)
8
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
b. Lực cản lăn Pf
Khi xe chạy, tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện lực cản lăn. Lực 
này tác dụng ngược chiều chuyển động và tỉ lệ thuận với trọng lượng tác dụng lên 
bánh xe:
][,. kGGfPf =
G: tải trọng tác dụng lên bánh xe (kG)
f: hệ số cản lăn giữa bánh xe và mặt đường.
Hệ số cản lăn phụ thuộc vào loại mặt đường, tình trạng mặt đường, loại lốp xe, 
độ cứng của lốp. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào vận tốc xe chạy.
Với mặt đường BTXM, BT nhựa: f = 0.01 -:- 0.02
Với mặt đường đất : f = 0.07 -:- 0.15
9
c. Lực cản không khí
][,.. 2 kGvFKPw =
K: hệ số cản không khí, phụ thuộc vào mật độ không khí, và chủ yếu phụ thuộc vào 
hình dạng của xe. Các loại xe có tốc độ cao phải có nghiên cứu khí động học để
giảm lực này. 
Hệ số K của xe tải: 0.06-:-0.07, xe buýt: 0.04-:-0.06, xe con: 0.025-:-0.035;
F: diện tích cản không khí, là diện tích hình chiếu của ôtô lên mặt phẳng vuông góc 
hướng chuyển động của xe.
v: vận tốc tương đối của xe, tức là phải kể cả tốc độ của gió. Trong điều kiện bình 
thường, coi vận tốc của gió bằng không, v là tốc độ của ôtô (m/s)
410
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
d. Lực cản leo dốc
Lực cản leo dốc sinh ra khi xe phải khắc phục một cao độ. 
][,sin. kGGPi α±= Vì α nhỏ nên: sinα = tangα = i=============> ][,. kGiGPi ±=
Với i là độ dốc dọc đường, i = h/l
Khi nào là
dấu “+”?
Khi nào là
dấu “-”?
11
1.1.1. Các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
e. Lực cản quán tính
Công thức xác định lực quán tính:
G: trọng lượng của xe
g: gia tốc trọng trường (g = 9.81 m/s2)
dv/dt : gia tốc
δ: hệ số kể đến chuyển động quay của các bộ phận đó (δ=1.03 -1.07).
δ
dt
dv
g
GPj .±=
12
1.1.2. Nhân tố động lực và biểu đồ nhân tố động lực 
Sức kéo sinh ra để khắc phục tất cả các sức cản. Tự sự phân tích ở trên ta có biểu thức:
Đặt :
Gọi D là nhân tố động lực.
Về mặt cơ học, nhân tố động lực học có ý nghĩa là sức kéo trên một đơn vị trọng 
lượng của xe.
Nhân tố động lực từng loại xe phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ. Qua các tỷ
số truyền động, tính được các trị số của D phụ thuộc vào vận tốc V ứng với từng 
chuyển số. Quan hệ này được thể hiện bằng biểu đồ nhân tố động lực.
δ
dt
dv
g
GiGfGPPPPPP wkjifwk ±±=−⇒±±+= ..
dtg
dvif
G
PP wk
.
.δ±±=−⇒
G
PPD wk −=
dtg
dvifD
.
.δ±±=⇒
513
1.1.3. ý nghĩa của biểu đồ nhân tố động lực (1/2)
a. Xác định tốc độ xe chạy đều khi biết tình trạng của mặt đường.
Khi xe chạy với tốc độ đều, gia tốc 0
dt
dv =
ta có: D = f ± i. 
Ở trị số D thích hợp trên trục tung, ta kẻ một đường thẳng song song với trục hoành 
cắt đường nhân tố động lực ở chuyển số thích hợp, ta sẽ được tốc độ xe chạy đều 
(cân bằng) V. 
Chú ý đường song song với trục ho