Tiểu Luận động lực học bánh xe đàn hồi

TIỂU LUẬN : ĐỘNG LỰC HỌC BÁNH XE ĐÀN HỒI

Chương 1
Lịch Sử Phát Triển Của Bánh Xe

Chỉ cần nhìn vào lịch sử ra đời và phát triển của bánh xe, ai cũng có thể hiểu được vai trò thiết yếu của bộ phận này trong ngành công nghiệp xe hơi. Từ những bản thiết kế thời kỳ đầu sử dụng trong ngành chế tác gốm thủ công tới hàng loạt sản phẩm hiện đại nhất, bánh xe liên tục đưa nền văn minh của loài người tiến lên phía trước như một chất xúc tác dùng trong phản ứng hóa học.
 Thời kỳ đầu
Theo những dẫn chứng lịch sử, bánh xe ra đời vào khoảng thời kỳ đồ đá (15.000 – 750.000 năm về trước). Ngày đó, con người sử dụng các khúc gỗ để vận chuyển những vật nặng. Tuy nhiên, phương thức vận chuyển này có rất nhiều điểm bất cập. Để có thể di chuyển, con người cần phải có nhiều bánh xe. Điều này đồng nghĩa với việc họ phải chăm chút các bánh xe nhiều hơn sao cho chúng có thể di chuyển dễ dàng. Từ đó nảy sinh một giải pháp giúp vượt qua vấn đề này. Đó là sử dụng nhiều thanh ngang đặt bên dưới có tác dụng ngăn bánh trượt ra ngoài. Người ta sử dụng hai bánh đi kèm hai thanh ngang, một cái đặt trước và một cái đặt sau bánh.

Hình 1: Bánh xe bằng gỗ vào thời kỳ đồ đá

Phải mất 1.500 năm sau, tổ tiên của loài người mới phát minh ra nan hoa - bước tiếp theo trong quá trình phát triển bánh xe. Nhu cầu vận chuyển nhanh hơn và sử dụng ít vật liệu hơn đã dẫn lối cho bước đột phá công nghệ này. Các nhà nghiên cứu tin rằng người Ai Cập cổ đại chính là ông tổ của bánh có nan hoa được trang bị cho loại xe ngựa năm 2000 trước Công nguyên. Họ thu hẹp kích thước bánh xe bằng cách đục cả hai mặt. Tuy nhiên, bánh xe thanh ngang hoặc hình chữ H lại do người Hi Lạp chế tạo chứ không phải người Ai Cập.

Hình 2: Bánh xe có nan hoa bằng gỗ
Vành xe bằng sắt đầu tiên dùng cho bánh xe được tìm thấy trong những cỗ xe ngựa Celtic năm 1000 trước Công nguyên. Bánh xe có nan hoa vẫn giữ nguyên kiểu dáng như cũ cho đến tận năm 1802 khi G.F Bauer lần đầu tiên giới thiệu nan hoa dây căng. Cấu tạo của loại nan hoa này bao gồm một sợi dây dài xâu xuyên qua vành xe và cố định cả hai đầu trục. Vài năm sau, nan hoa dây được cải tiến thành loại nan hoa hiện đại bây giờ.
 Thời kỳ phát triển
Lốp bơm hơi trình làng lần đầu tiên năm 1845 do R.W. Thompson thiết kế là một phát kiến vĩ đại khác song hành cùng nan hoa dây căng. Năm 1888, John Dunlop – một bác sỹ thú y người Scotland đã cải tiến thành công thiết kế của Thompson. Nhờ khả năng chạy êm hơn, bánh xe của Dunlop ngay lập tức thay thế cho “đàn anh” làm bằng cao su cứng thời đó.
Chiếc xe đầu tiên được trang bị bánh xe là Benz Patent Motorwagen 1885 của Karl Benz. Chiếc xe ba bánh này sử dụng bánh giống như của xe đạp với lốp làm bằng cao su cứng.
Người đầu tiên sử dụng lốp cao su cho xe ôtô chính là anh em André và Edouard Michelin. Năm 1910, công ty B.F.Goodrich phát minh ra loại bánh có tuổi thọ cao hơn bằng cách thêm cacbon vào trong cao su. Ở Mỹ, dòng xe Model T của hãng Ford vẫn sử dụng loại bánh gỗ. Mãi đến năm 1926 và 1927, bánh nan hoa hàn mới “hất cẳng” được “tiền bối” bánh gỗ. Không giống như chiếc Benz Patent Motorwagen của Karl Benz, chiếc xe mang “quốc tịch” Mỹ sở hữu loại lốp bơm hơi do Dunlop thiết kế. Tuy nhiên, có nhiều điểm khác biệt rất lớn giữa loại bánh này và “hậu duệ” của chúng ngày nay. Điển hình như tuổi thọ. Làm bằng cao su trắng không trộn cacbon, bánh xe thời đầu thường có tuổi thọ khoảng 3.220 km. Chúng chỉ “sống” được 48-64 km trước khi phải thay mới. Ngoài ra, còn có một số vấn đề khác nảy sinh như long bánh, thủng lốp hoặc kẹp săm.
Thật ngược đời khi giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển của bánh xe lại là bánh đĩa với kiểu dáng tương tự loại ban đầu. Giống như những điều tất yếu khác trong lịch sử loài người, cải tiến đồng nghĩa với giảm chi phí, do đó quá trình sản xuất bánh đĩa rẻ hơn so với các loại khác. Vành xe có thể uốn từ một thanh kim loại thẳng. Bản thân bánh đĩa có thể được làm rất đơn giản bằng kim loại lá. Hai thành phần chính được hàn và đóng đinh cố định với nhau, từ đó tạo ra một chiếc bánh xe khá nhẹ, cứng, bền, dễ sản xuất đại trà với chi phí cực rẻ.
Bánh xe thép – một trong hai loại phổ biến nhất hiện nay. Giữa vành và bánh xe có một điểm khác biệt rất rõ ràng. Ngày nay, mọi người thường dùng vành để ám chỉ bánh xe đặc biệt là vành hợp kim. Thực chất, vành là bộ phần bên ngoài của bánh xe dùng để cố định lốp.
Bánh hợp kim với lợi thế nhẹ và dẫn nhiệt tốt. Khi so sánh hai loại trên, chúng ta có thể dễ dàng nhận ra bánh hợp kim nhẹ hơn và dẫn nhiệt tốt hơn. Do đó, bánh hợp kim có thể tăng tính năng lái và điều chỉnh cũng như kéo dài tuổi thọ của phanh. Ngoài ra, bánh hợp kim còn sở hữu kiểu dáng cuốn hút hơn. Xe được trang bị bánh hợp kim bao giờ cũng đắt hơn “người anh em” đi kèm bánh thép.