Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu động học và động lực học của xe du lịch

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian học kiến thức ở trường và cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy
MSc. Đặng Quý. Chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu động học
và động lực học của xe du lịch TOYOTA CAMRY 2.5Q”.
Trong thời gian làm đồ án chúng em đã nhận được sự hướng dẫn chặt chẽ và
nhiệt tình của thầy MSc. Đặng Quý để chúng em hiểu sâu hơn về lĩnh vực này hơn
và tìm ra kết quả tính toán đạt được có thể áp dụng vào thực tế để vận hành xe một
cách tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy MSc. Đặng Quý và cùng các thầy cô khoa cơ khí
động lực đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này.
Tuy nhiên với kinh nghiệm còn hạn chế chắc chắn chúng em không tránh khỏi
những thiếu sót. Chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo
để đề tài đạt kết quả tốt hơn.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Phùng Quốc Việt
Trần Thanh Vàng

i



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vi
CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN ĐỀ TÀI ........................................................................ 1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................... 1
1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ............................................................................................ 1
1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI.................................................................................... 2
1.4. KÝ HIỆU VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐO CƠ BẢN. ...................................................... 2
1.5. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TOYOTA CAMRY 2.5Q. ......................... 3
1.6. HÌNH ẢNH THIẾT KẾ XE. ............................................................................... 5
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG
CƠ ............................................................................................................................... 6
2.1. ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI............................................................................. 6
2.2. ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT .................................................................................. 6
2.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ. ........................ 8
CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT CÂN BẰNG LỰC KÉO, CÔNG SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH
ĐỘNG HỌC CỦA XE ............................................................................................. 12
3.1. CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TỔNG QUÁT. . 12
3.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO Ở CÁC TỶ SỐ TRUYỀN. ... 13
3.2.1. Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với các tay số. .................................... 13
3.2.2. Tốc độ của ô tô ứng với các tay số.............................................................. 14
3.2.3. Tính lực cản lăn. .......................................................................................... 15
3.2.4. Tính lực cản của không khí tác dụng lên xe. .............................................. 19
3.2.5. Tính lực bám Fφ = f(v) ................................................................................ 21
3.2.6. Cân bằng lực kéo của ô tô. .......................................................................... 21
3.2.6.1. Phương trình cân bằng lực kéo. ............................................................ 21
3.2.6.2. Phương pháp xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo................................... 22
3.2.6.3.Trình tự xây dựng đồ thị ........................................................................ 25
3.2.6.4. Nhận xét ................................................................................................ 26
ii


3.3. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.......................................... 27
3.3.1. Phương trình cân bằng công suất. ............................................................... 27
3.3.2. Phương pháp xây dựng đồ thị. .................................................................... 28
3.3.3. Ý nghĩa sử dụng .......................................................................................... 32
3.4. ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ. .................................................... 33


3.4.1. Nhân tố động lực học ô tô. .......................................................................... 33
3.4.2. Phương pháp xây dựng đồ thị. .................................................................... 33
3.4.3. Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô. ............................................................. 35
3.4.4. Xác định độ dốc lớn nhất mà xe vượt qua được. ........................................ 35
3.4.5. Xác định sự tăng tốc của ô tô ...................................................................... 36
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE ............... 39
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÍNH ỔN ĐỊNH .................................................... 39
4.2. TÍNH ỔN ĐỊNH DỌC CỦA Ô TÔ ................................................................... 39
4.2.1. Tính ổn định dọc tĩnh .................................................................................. 39
4.2.1.1. Xét tính ổn định theo điều kiện lật đổ. ................................................. 41
a.

Xe đứng yên quay đầu lên dốc ............................................................... 41

b. Xe đứng yên quay đầu xuống dốc. ............................................................. 42
4.2.1.2. Xét tính ồn định theo điều kiện trượt .................................................... 43
4.2.2. Tính ổn định dọc động. ............................................................................... 44
4.2.2.1. Trường hợp xe chuyển động lên dốc hoặc xuống dốc với vận tốc nhỏ,
không kéo rơ móc và chuyển động ổn định ....................................................... 44
a. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ................................................................ 44
b. Xét ổn định theo điều kiện trượt................................................................. 45
4.2.2.2. Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường nằm
ngang không kéo rơmóc. ................................................................................... 46
4.3. TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG THẲNG TRÊN
ĐƯỜNG NGHIÊNG NGANG ................................................................................. 48
4.3.1. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ .............................................................. 48
4.3.2. Xét ổn định theo điều kiện trượt ............................................................... 49
4.4. ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG Ô TÔ QUAY VÒNG. ........................................ 51
4.4.1. Ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét theo điều kiên lật đổ ....... 51
4.4.1.1. Trường hợp ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài ........ 51
4.4.1.2. Trường hợp ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong ....... 53
4.4.1.3. Trường hợp ô tô quay vòng trên đưòng nằm ngang ............................. 55
iii


4.4.2. Ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét điều kiện trượt ngang. .... 55
4.4.2.1. Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài. .......... 55
4.4.2.2. Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong ......... 56
4.4.2.3. Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang ............................... 57
CHƯƠNG 5:QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ ................................................................. 59
5.1. ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ. .................. 59
5.1.1. Động học quay vòng của ô tô...................................................................... 59
5.1.2. Động lực học quay vòng của ô tô. .............................................................. 64
5.2. KHẢO SÁT XE QUAY VÒNG TRÊN ĐƯỜNG NHỰA BÊ TÔNG KHÔ.... 67
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN ........................................................................................ 70
6.1. KẾT LUẬN. ...................................................................................................... 70
6.2. KIẾN NGHỊ. ...................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 71

iv


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Hình ảnh thiêt kế Camry 2.5Q......................................................................... 5
Hình 2.1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ. .................................................... 10
Hình 3.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô đang đang chuyển động lên dốc . 12
Hình 3.2: Đồ thị cân bằng lực kéo ................................................................................. 25
Hình 3.3: Đồ thị cân bằng công suất. ............................................................................ 32
Hình 3.4: Đồ thị đặc tính động lực học. ........................................................................ 35
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn gia tốc của ô tô có sáu tỷ số truyền..................................... 38
Hình 4.1: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi đứng yên. ....................................................... 40
Hình 4.2: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu lên dốc ........ 41
Hình 4.3: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu xuống dốc .. 42
Hình 4.4: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô chuyển động trên đường nằm
ngang ............................................................................................................................. 46
Hình 4.5: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên ô tô khi chuyển động thẳng trên đường
nghiêng ngang................................................................................................................ 48
Hình 4.6: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đường nghiêng
ngang ra ngoài ............................................................................................................... 51
Hình 4.7: Sơ đồ mômen các lực tác dụng lên xe khi quay vòng trên đường nghiêng
vào trong. ....................................................................................................................... 53
Hình 4.8: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đường nằm
ngang. ............................................................................................................................ 55
Hình 5.1: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô khi bỏ qua biến dạng ngang. ................ 60
Hình 5.2: Đồ thị lý thuyết và thực tế về mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai
bánh xe dẫn hướng......................................................................................................... 61
Hình 5.3: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước. ...... 62
Hình 5.4: Sơ đồ động lực học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước. 65

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng giá trị về công suất và mô men của động cơ ......................................... 9
Bảng 3.1: Bảng giá trị tính vận tốc v và lực kéo Fk của từng tay số ............................. 14
Bảng 3.2: Bảng giá trị tính hệ số cản lăn f. ................................................................... 16
Bảng 3.3: Bảng giá trị tính lực cản lăn Ff của từng tay số. ........................................... 18
Bảng 3.4: Bảng số liệu tính lực cản không khí theo vận tốc của từng tay số................ 20
Bảng 3.5: Bảng số liệu tính lực cản tổng cộng. ............................................................. 23
Bảng 3.6: Bảng giá trị của Pk (kW) và Pe (kW) ứng với từng cấp số............................ 28
Bảng 3.7: Bảng giá trị của Pf, Pω, Pf + Pω ứng với từng cấp số ..................................... 30
Bảng 3.8: Bảng giá trị động lực học D theo từng cấp số............................................... 34
Bảng 3.9: Bảng giá trị j theo D và δ của từng tay số. .................................................... 37
Bảng 4.1: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra
ngoài theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc giới hạn khác nhau................................. 53
Bảng 4.2: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào
trong theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc giới hạn khác nhau. ................................ 54
Bảng 4.3: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra
ngoài theo điều kiện trượt ngang ứng với từng góc giới hạn khác nhau. ...................... 56
Bảng 4.4: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào
trong theo điều kiện trượt ngang ứng với từng góc giới hạn khác nhau. ...................... 57

vi


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
Ngày nay cùng với sự phát triển khoa học và công nghệ, ngành công nghiệp ô tô
phát triển nhanh chóng góp phần thôi thúc các nhà thiết kế ô tô nghiên cứu để tạo ra
những chiếc xe hiện đại hơn về tính năng, mạnh mẽ hơn về công suất để đáp ứng
cho nhu cầu kinh tế và an toàn của người sử dụng.
Đề tài “Nghiên cứu động học và động lực học của xe du lịch TOYOTA CAMRY
2.5Q” sẽ góp phần làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng động lực học chuyển
động ô tô, khả năng sử dụng và lựa chọn chế độ sử dụng sao cho phù hợp.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.
Với những yêu cầu về nội dung của đề tài, mục tiêu của đề tài nhằm giúp người
đọc nắm được các nội dung sau:
-

Nêu được khái niệm về đặc tính công suất của động cơ dùng trên ô tô.

-

Vẽ được đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong trên ô tô.

-

Áp dụng được công thức S.R.Lây Đécman để xây dựng đặc tính ngoài của động

cơ.
-

Trình bày được phương trình cân bằng lực kéo, phương trình cân bằng công
suất, đặc tính động lực học của ô tô và các đồ thị tương ứng.

-

Trình bày được các đặc tính tăng tốc của ô tô.

-

Xác định được các phản lực thẳng góc tác dụng lên các bánh xe trong những
điều kiện chuyển động của ô tô.

-

Định nghĩa được tính ổn định của ô tô, tính ổn định dọc tĩnh, ổn định dọc động.

-

Xác định được góc dốc giới hạn mà tại đó ô tô bị lật đổ hay bị trượt trong những
điều kiện chuyển động.

-

Xác định vận tốc tới hạn mà tại đó ô tô bị lật đổ hay bị trượt trong những điều
kiện chuyển động.

-

Xác định được động học và động lực học quay vòng của ô tô.

-

Xác định được tính ổn định chuyển động của xe khi quay vòng theo điều kiện
1


lật đổ.
-

Nêu được tính ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét theo điều kiện

trượt ngang.
1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI.
Do trình độ và thời gian có hạn cộng với nguồn tài liệu hiện có, đề tài chỉ giới
hạn tập trung nghiên cứu, tính toán về xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ, cân
bằng lực kéo, cân bằng công suất và đặc tính động lực học của xe, kiểm tra tính ổn
định của xe, kiểm tra động học và động lực học quay vòng của xe.
1.4. KÝ HIỆU VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐO CƠ BẢN.

Đại lượng

Ký hiệu

Đơn vị

Hệ số chuyển đổi đơn vi

Chiều dài

l

m

1 inch = 2,54 cm = 0,025m

Vận tốc dài
Vận tốc góc
Số vòng quay
Gia tốc
Gia tốc góc
Lực
Trọng lượng

v
ω
n
j
ε
F
G

m/s
rad/s
vg/ph
m/s2
rad/s2
N
N

1 m/s = 3,6 km/h

1 N ≈ 0,1 Kg
10 N ≈ 102 Kg ≈ 0,1 tấn

Khối lượng
Áp suất

m
q

kg
N/m2

1 N/m2 = 1 Pa = 10-5 kG/cm2

Ứng suất

σ

N/m2

1 MN/m2 ≈ 10 kG/cm2

Mômen quay

M

Nm

1 Nm ≈ 10 kGcm ≈ 0,1 kGm

Công suất
Nhiệt độ
Nhiệt lượng
Nhiệt dung riêng

P
T
Q
C

W
°K
J
J/kgđộ

T = t + 273°
1J ≈ 2,4.10-3 kcal
1J/kgđộ ≈ 2,4.10-3 kcal/kgđộ

Thời gian

T

s

3

2


1.5. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TOYOTA CAMRY 2.5Q.
Xuất xứ

Lắp ráp trong nước

Kiểu xe

Sedan

Số chỗ ngồi

5

Số cửa

4

Loại động cơ

4 xy lanh thẳng hàng, 16 van,
DOHC, VVT-i kép, ACIS

Dung tích động cơ

2.5L

Mã Động Cơ/Model

2AR-FE

Dung tích công tác (cc)

2494

Công suất tối đa Pemax (kW/vg/ph)

133/6000

Mô men xoắn tối đa Memax (N.m/vg/ph)

231/4100

Dung tích bình nhiên liệu ( lít)

70

Vận tốc cực đại của xe vmax (km/h)

210

Lốp xe &Mâm xe

215/60R16, mâm đúc

Kích thước tổng thể

4850 x 1825 x 1470

( Dài x Rộng xCao ) (mm)
Chiều dài cơ sở L (mm)

2775

Chiều rộng cơ sở trước và sau B (mm)

1570x1570

Chiều cao tọa độ trọng tâm hg (m)

0,62

Bán kính vòng quay tối thiểu R (mm)

5500

3


Bán kính tính toán của bánh xe (m)

0,395

Khoảng sáng gầm xe (mm)

150

Khối lượng không tải (kg)

1490 - 1505

Khối lượng toàn tải (kg)

2000

Trọng lượng xe phân bố lên cầu trước G1 (N)

10000

Trọng lượng xe phân bố lên cầu sau G2 (N)

10000

Tỉ số truyền của hộp số

ih1 = 3,300 ; ih2 = 1,900 ; ih3 = 1,420 ;
ih4 = 1,000 ; ih5 = 0,713; ih6= 0,608;
iR = 4,148.

Tỉ số truyền của truyền lực chính

i0 = 3,815

Phanh trước

Đĩa thông gió

Phanh sau

Đĩa

4


1.6. HÌNH ẢNH THIẾT KẾ XE.
Hình 1.1: Hình ảnh thiêt kế Camry 2.5Q.

5


CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ
Mục đích khảo sát:
- Đường đặc tính ngoài động cơ được sử dụng để đánh giá tính năng kinh tế - kỹ
thuật của động cơ. Trong lý thuyết ô tô thường sử dụng để tính toán tính năng kéo
và tính năng động lực học của ô tô.
2.1. ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI.
Đường đặc tính ngoài của động cơ (có khi còn là đặc tính tốc độ ngoài) là các
đường cong công suất (Pe), mô men (Me), suất tiêu hao nhiên liệu (ge) diễn biến
theo tốc độ quay ne (vg/ph) hoặc theo tốc độ động cơ ω của trục khuỷa của động cơ
ở chế độ toàn tải (mở 100% bướm ga ở đông cơ xăng hoặc phun nhiên liệu cực đại
ở động cơ diesel).
Đây là đường đặc tính quan trọng nhất của động cơ dùng để đánh giá các chỉ tiêu
công suất (Pe) và tiết kiệm nhiên liệu (ge) của động cơ.
Nhờ có đường đặc tính này người ta cũng đánh giá được sức kéo của động cơ
qua đặc tính mô men (Me), vùng làm việc ổn định của động cơ và hệ số thích ứng k
của nó.
2.2. ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT.
Để xác định được lực hoặc mômen tác dụng lên các bánh xe chủ động của ô tô,
chúng ta cần phải nghiên cứu đặc tính công suất của động cơ đốt trong loại piston.
Đặc tính công suất mô tả quan hệ giữa công suất Pe và hai thành phần của nó là
mômen Me và tốc độ góc ωe (hay số vòng quay ne). Thông thường nó được biểu
diễn qua đặc tính tốc độ của mômen Me (ωe) hay đặc tính tốc độ của công suất Pe
(ωe). Mối quan hệ giữa Pe, Me, ωe được biếu diễn theo công thức:
Pe=Me.ωe
Trong đó:

(2.1)

Me- Mômen xoắn của động cơ.
Pe- Công suất của động cơ.
6


ωe - Vận tốc góc của động cơ.
Thông thường chúng ta hay sử dụng đặc tính Pe, Me (ωe) khi động cơ làm việc ở
chế độ cung cấp nhiên liệu lớn nhất, thường gọi là đặc tính ngoài. Chế độ danh định
là một điểm trên đặc tính ngoài. Trên đặc tính ngoài, chúng ta lưu ý 2 chế độ danh
định:
 Chế độ công suất cực đại, lúc đó các thông số có ký hiệu: Pemax, Mep, ωep(nep)
 Chế độ mômen xoắn cực đại, lúc đó các thông số có ký hiệu: Pemax, Memax,
ωemax(nemax)
Giữa hai chế độ có mối liên hệ thông qua hệ số thích ứng (đàn hồi) của động cơ
theo mômen Km:
Km = Memax/Mep
Trong đó: Memax- Mômen xoắn cực đại của động cơ.
Km – Hệ số thích ứng của động cơ theo mômen.
Đối với động cơ xăng, hệ số thích ứng theo mômen có giá trị: Kn = 1,1 ÷ 1,35.
Pemax

Ở chế độ danh định khi biết Km thì: Memax = Km.Mep = Km

p

ωe

Ta xây dựng đường đặc tính bằng cách thử động cơ trên bệ thử trong các điều
kiện thử xác định, nhưng công suất động cơ trên bệ thử khác với công suất sử dụng
thực tế của động cơ đặt trên xe. Vì vậy ta đưa ra thông số hệ số công suất hữu ích
ηp:
P = P’. ηp
Trong đó:

P’- Công suất thử.
P - Công suất thực tế.

Ta có:

ηp = ηp’.ηp’’

Trong đó:

ηp- Đặc trưng cho sai biệt công suất do thay đổi một số trang bị của

động cơ khi thử (0,92 ÷ 0,96).
7


ηp’’ - Đặc trưng cho ảnh hưởng của môi trường khi thử.
(Đông cơ xăng ηp” =

q
0,101



293
273+t

.Với q (Mpa), t (0C) là áp suất và nhiệt độ

phòng thử).
2.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ.
Khi tính toán lực kéo hoặc mômen xoắn chủ động ở các bánh xe chúng ta cần
phải có đặc tính ngoài của động cơ đốt trong.
Đặc tính ngoài của động cơ cho các trị số lớn nhất của mômen, công suất ở số
vòng quay xác định. Các trị số nhỏ hơn của mômen hoặc công suất có thể nhận
được bằng cách giảm mức cung cấp nhiên liệu.
Chú ý: Tiêu chuẩn thử động cơ để nhận được đường đặc tính ngoài ở mỗi nước
một khác, vì vậy mà cùng một động cơ nhưng thử ở những nước khác nhau sẽ cho
giá trị công suất khác nhau.
Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ bằng thực nghiệm, ta có
thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ công thức kinh nghiệm của S.R.LâyĐécman. Việc sử dụng quan hệ giải tích giữa công suất, mômen xoắn với số vòng
quay của động cơ theo công thức S.R.Lây-Đécman để tính toán sức kéo sẽ thuận lợi
hơn nhiều so với khi dùng đồ thị đặc tính ngoài bằng thực nghiệm, nhất là hiện nay
việc sử dụng máy vi tính đã trở nên phổ cập.
Công thức S.R.Lây-Đécman có dạng như sau :
Pe = Pemax [a

ne
p
ne

n

n

ne

ne

+ b( pe )2 − c( pe )3 ]

Trong đó: Pe - Công suất hữu ích của động cơ (kW).
ne- Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph).
Me- Mômen xoắn của động cơ (N.m).
Pemax - Công suất có ích cực đại (kW).
p

ne - số vòng quay ứng với công suất nói trên (vg/ph).
8


a, b, c: là các hệ số thực nghiệm chọn theo loại động cơ, đối với động cơ xăng.
a = b = c = l có các giá trị Pe và ne có thể tính được các giá trị của mômen xoắn Me
của động cơ theo công thức sau:
104 Pe
Me =
1,047ne
Trong đó: Pe - Công suất hữu ích của động cơ (kW).
ne - Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph).
Me - Mômen xoắn của động cơ (N.m).
Từ các giá trị Pe, Me tương ứng với các giá trị ne ta có thể vẽ đồ thị Pe= f(ne) và
đồ thị Me = f (ne).
Như vậy, sau khi xây dựng được đường đặc tính tốc độ ngoài của động cợ chúng
ta mới có cơ sở để nghiên cứu tính chất động lực học của ô tô.
Bảng 2.1: Bảng giá trị về công suất và mô men của động cơ:
ne (vg/ph)

Pe (kW)

Me (Nm)

800

19,783

236,187

1200

30,856

245,591

1600

42,402

253,116

2000

54,185

258,763

2400

65,968

262,528

2800

77,514

264,409

3200

88,588

264,41

3600

98,952

262,528

4000

108,37

258,763

4400

116,607

253,119

9


4800

123,424

245,591

5200

128,586

236,18

5600

131,857

224,889

6000

133

211,716

6400

131,778

196,66

6800

127,956

179,724

7200

121,296

160,904

Ta vẽ được đồ thị đường đặc tính ngoài động cơ.

Pe (kW)
Me (Nm)
300

Memax =264,41(Nm)

250
200
Công suất

Pemax =133 (kW)

150

Momen

100
50

ne (vg/ph)

0
0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Hình 2.1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ.

10


Nhận xét:
 Từ đồ thị trên ta thấy công suất đạt giá trị cực đại tại số vòng quay ne = 6000
vg/phút. Khi ta tiếp tục tăng số vòng quay (tiếp tục đạp ga) thì công suất của
động cơ giảm dần.
p

 Công suất cực đại Pemax = 133 (kW) ở số vòng quay ne =6000 (vg/phút)
 Mômen xoắn cực đại Memax = 264,41 (Nm) ở số vòng quay nM
p = 3200
(vg/phút)
p

 Mômen xoắn ứng với công suất cực đại (mômen xoắn định mức) Me =
264,41 (Nm)
 Từ đồ thị trên ta cũng thấy khi số vòng quay của động cơ lớn hơn
nM
e =3200(vg/phút) thì mômen của động cơ không tăng nhưng bắt đầu giảm
dần. Nếu tiếp tục tăng số vòng quay thì động cơ sẽ hoạt động không ổn định.

11


CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT CÂN BẰNG LỰC KÉO, CÔNG SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH
ĐỘNG HỌC CỦA XE
Mục đích khảo sát:
- Phương trình và đồ thị cân bằng lực kéo đánh giá tính chất kéo và tính chất động
lực học của ô tô vận chuyển.
- Phương trình và đồ thị cân bằng công suất đánh giá chỉ tiêu năng lượng khi ô tô
làm việc ở các điều kiện chuyển động khác nhau.
- Để đánh giá so sánh các tính chất động lực học của ô tô vận chuyển khác nhau vì
các ô tô khác nhau sẽ có trọng lượng khác nhau và đặc tính của các loại ô tô đó
cũng khác nhau.
3.1. CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TỔNG QUÁT.

Hình 3.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô đang đang chuyển động lên
dốc.
12


Trên hình 3.1 trình bày sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ô tô đang chuyển
động tăng tốc ở trên dốc. Ý nghĩa của các ký hiệu ở trên hình vẽ như sau:
G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô.
Fk1 – Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động.
Ff1 – Lực cản lăn ở các bánh xe chủ động.
Ff2 – Lực cản lăn ở các bánh xe bị động.
Fω – Lực cản không khí.
Fi – Lực cản lên dốc.
Fj – Lực cản quán tính khi xe chuyển động không ổn định (có gia tốc).
Fm – Lực cản ở móc kéo.
Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe cầu trước, cầu
sau.
Mf1 – Mômen cản lăn ở các bánh xe chủ động.
Mf2 – Mômen cản lăn ở các bánh xe bị động.
Mk – Mômen kéo ở bánh xe chủ động.
α – Góc dốc của mặt đường.
3.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO Ở CÁC TỶ SỐ TRUYỀN.
3.2.1. Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với các tay số.
Fk là phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động theo chiều cùng
với chiều chuyển động của ô tô. Điểm đặt của Fk tại tâm của vết tiếp xúc giữa bánh
xe với mặt đường:
Fk =

Mk
rb

=

Me .it .η
rb

(N)

(3.1)

Trong đó: it - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực.
Me - Momen xoắn của động cơ.
rb – Bán kính tính toán của xe.
η - Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Chọn η = 0,85 (xe ô tô)
13


3.2.2. Tốc độ của ô tô ứng với các tay số.

vn =

π.ne .rb
30.it

(m/s)

(3.2)

Trong đó: ne - Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph)
Bảng 3.1: Bảng giá trị tính vận tốc v và lực kéo Fk của từng tay số:
ne

Me

(v/ph)

(Nm)

Tay số 1

Tay số 2

Tay số 3

v1

Fk1

v2

Fk2

v3

Fk3

(m/s)

(N)

(m/s)

(N)

(m/s)

(N)

800

236,187

2,627

6398,62

4,563

3684,054

6,105

2753,345

1200

245,591

3,941

6653,387

6,844

3830,738

9,158

2862,972

1600

253,116

5,254

6857,249

9,126

3948,113

12,211

2950,695

2000

258,763

6,568

7010,234

11,407

4036,195

15,263

3016,525

2400

262,528

7,881

7112,232

13,689

4094,922

18,316

3060,415

2800

264,409

9,195

7163,191

15,97

4124,262

21,369

3082,343

3200

264,41

10,509

7163,218

18,252

4124,277

24,422

3082,355

3600

262,528

11,822

7112,232

20,533

4094,922

27,474

3060,415

4000

258,763

13,136

7010,234

22,815

4036,195

30,527

3016,525

4400

253,119

14,449

6857,33

25,096

3948,16

33,58

2950,73

4800

245,591

15,763

6653,387

27,378

3830,738

36,632

2862,972

5200

236,18

17,077

6398,43

29,659

3683,945

39,685

2753,264

5600

224,889

18,39

6092,542

31,941

3507,827

42,738

2621,639

6000

211,716

19,704

5735,668

34,222

3302,354

45,79

2468,075

6400

196,66

21,017

5327,781

36,504

3067,51

48,843

2292,56

6800

179,724

22,331

4868,962

38,785

2803,342

51,896

2095,129

7200

160,904

23,644

4359,103

41,067

2509,787

54,948

1875,735

14


Tay số 4

ne

Me

(v/ph)

(Nm)

Tay số 5

Tay số 6

v4

Fk4

v5

Fk5

v6

Fk6

(m/s)

(N)

(m/s)

(N)

(m/s)

(N)

8,67

1938,976

12,159

1382,49

14,259

1178,897

800

236,187

1200

245,591 13,004

2016,178

18,239

1437,535

21,389

1225,836

1600

253,116 17,339

2077,954

24,319

1481,581

28,519

1263,396

2000

258,763 21,674

2124,313

30,398

1514,635

35,648

1291,582

2400

262,528 26,009

2155,222

36,478

1536,673

42,778

1310,375

2800

264,409 30,344

2170,664

42,558

1547,683

49,907

1319,764

3200

264,41

34,679

2170,672

48,638

1547,689

57,037

1319,769

3600

262,528 39,013

2155,222

54,717

1536,673

64,167

1310,375

4000

258,763 43,348

2124,313

60,797

1514,635

71,296

1291,582

4400

253,119 47,683

2077,979

66,877

1481,599

78,426

1263,411

4800

245,591 52,018

2016,178

72,956

1437,535

85,556

1225,836

5200

236,18

56,353

1938,918

79,036

1382,449

92,685

1178,862

5600

224,889 60,687

1846,225

85,116

1316,358

99,815

1122,505

6000

211,716 65,022

1738,081

91,195

1239,252

106,945

1056,753

6400

196,66

69,357

1614,479

97,275

1151,124

114,074

981,6032

6800

179,724 73,692

1475,443

103,355

1051,991

121,204

897,0694

7200

160,904 78,027

1320,94

109,434

941,8305

128,333

803,1317

3.2.3. Tính lực cản lăn.
Ff = fi .G

(N)

Trong đó: G – Trọng lượng toàn bộ của xe, G = m.g = 2000.10 = 20000 (N)
f – Hệ số cản lăn ứng với từng tốc độ chuyển động của xe.
v2
)
f = f0 (1 +
13.1500
vi – là vận tốc (km/h) của ô tô ứng với từng tốc độ.
f0 – là hệ số cản lăn của mặt đường.
15


Chọn f0 = 0,015 (đường nhựa, bê tông f0 = 0,012÷ 0,015)
Bảng 3.2: Bảng giá trị tính hệ số cản lăn f:
v1

f1

số 1

v2

f2

số 2

v3

f3

số 3

2,627

0,015

4,563

0,015

6,105

0,015

3,941

0,015

6,844

0,015

9,158

0,015

5,254

0,015

9,126

0,015

12,211

0,015

6,568

0,015

11,407

0,015

15,263

0,015

7,881

0,015

13,689

0,015

18,316

0,015

9,195

0,015

15,97

0,015

21,369

0,015

10,509

0,015

18,252

0,015

24,422

0,015

11,822

0,015

20,533

0,015

27,474

0,016

13,136

0,015

22,815

0,015

30,527

0,016

14,449

0,015

25,096

0,015

33,58

0,016

15,763

0,015

27,378

0,016

36,632

0,016

17,077

0,015

29,659

0,016

39,685

0,016

18,39

0,015

31,941

0,016

42,738

0,016

19,704

0,015

34,222

0,016

45,79

0,017

21,017

0,015

36,504

0,016

48,843

0,017

22,331

0,015

38,785

0,016

51,896

0,017

23,644

0,015

41,067

0,016

54,948

0,017

16


v4

f4

số 4

v5

f5

số 5

v6

f6

số 6

8,67

0,015

12,159

0,015

14,259

0,015

13,004

0,015

18,239

0,015

21,389

0,015

17,339

0,015

24,319

0,015

28,519

0,016

21,674

0,015

30,398

0,016

35,648

0,016

26,009

0,016

36,478

0,016

42,778

0,016

30,344

0,016

42,558

0,016

49,907

0,017

34,679

0,016

48,638

0,017

57,037

0,018

39,013

0,016

54,717

0,017

64,167

0,018

43,348

0,016

60,797

0,018

71,296

0,019

47,683

0,017

66,877

0,018

78,426

0,02

52,018

0,017

72,956

0,019

85,556

0,021

56,353

0,017

79,036

0,02

92,685

0,022

60,687

0,018

85,116

0,021

99,815

0,023

65,022

0,018

91,195

0,021

106,945

0,024

69,357

0,019

97,275

0,022

114,074

0,025

73,692

0,019

103,355

0,023

121,204

0,026

78,027

0,02

109,434

0,024

128,333

0,028

17


Bảng 3.3: Bảng giá trị tính lực cản lăn Ff của từng tay số:
f1

Ff1

f2

Ff2

f3

Ff3

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,016

320

0,015

300

0,015

300

0,016

320

0,015

300

0,015

300

0,016

320

0,015

300

0,016

320

0,016

320

0,015

300

0,016

320

0,016

320

0,015

300

0,016

320

0,016

320

0,015

300

0,016

320

0,017

340

0,015

300

0,016

320

0,017

340

0,015

300

0,016

320

0,017

340

0,015

300

0,016

320

0,017

340

18


f4

Ff4

f5

Ff5

f6

Ff6

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,015

300

0,016

320

0,015

300

0,016

320

0,016

320

0,016

320

0,016

320

0,016

320

0,016

320

0,016

320

0,017

340

0,016

320

0,017

340

0,018

360

0,016

320

0,017

340

0,018

360

0,016

320

0,018

360

0,019

380

0,017

340

0,018

360

0,02

400

0,017

340

0,019

380

0,021

420

0,017

340

0,02

400

0,022

440

0,018

360

0,021

420

0,023

460

0,018

360

0,021

420

0,024

480

0,019

380

0,022

440

0,025

500

0,019

380

0,023

460

0,026

520

0,02

400

0,024

480

0,028

560

3.2.4. Tính lực cản của không khí tác dụng lên xe.
Fω = 0,625. CX . S. v 2
Trong đó:

v - Vận tốc của xe tương ứng từng tốc độ ne.
Cx - Hệ số cản không khí.
S - Diện tích cản không khí.

 Chọn S = 0,7.B.H = 0,7.1,57.1,47 = 1,61

(m2)

 Chọn CX = 0,23 (Giáo trình ô tô, GVC.MSc. Đặng Quý, trang 53)

19


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×