BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ LTOTO CAMRY 2.5Q 2017Tính toán sức kéo ô tô nhằm mục đích các thông số cơ bản cảu động cơ, của hệthống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết của chúng trongcác điều kiện sử dụng khác nhau, phù hợp với các điều kiện đã cho của ô tô. Từđó để xác định các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo của ô tô như chỉ tiêu vận tốclớn nhất. Các chỉ tiêu trên có thể tìm được khi giải phương trình chuyển động củaô tô bằng phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích.Chúng em cam kết đầy là sản phẩm nghiên cứu của nhóm. Các tài liệu tham khảođược trích dẫn đầy đủ.1.2: Giới thiệu chung1.2.1: 1.Về ngoại thấtGây ấn tượng mạnh nhất là sự thay đổi phần đầu xe phía trước được làm mới hoàntoàn khi lưới tản nhiệt được chia thành 2 phần cân xứng liền mạch với cụm đènphía trước tạo cho chiếc xe cảm giác rộng hơn đồng thời làm nổi bật, sắc nét vàkhá cá tính. Dải đèn LED chiếu sáng ban ngày, sang trọng và nổi bật. Viền cromeở phần cản trước giúp chiếc xe thêm phần thể thao và năng động hơn.
GIỚI THIỆU CHUNG
Mở đầu
Việc tính toán sức kéo ô tô nhằm xác định các thông số cơ bản của động cơ và hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết ở các điều kiện vận hành khác nhau, phù hợp với các điều kiện đã cho của ô tô Từ đó xác định các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo của ô tô, như vận tốc tối đa Các chỉ tiêu này có thể được xác định khi giải phương trình chuyển động của ô tô bằng phương pháp đồ thị hoặc bằng phương pháp giải tích.
Chúng em cam kết đầy là sản phẩm nghiên cứu của nhóm Các tài liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ.
Giới thiệu chung
Ấn tượng mạnh nhất đến từ phần đầu xe được làm mới hoàn toàn, khi lưới tản nhiệt được chia thành hai phần cân xứng và liền mạch với cụm đèn phía trước, tạo cảm giác rộng hơn và làm nổi bật sự sắc nét, cá tính của thiết kế Dải đèn LED chiếu sáng ban ngày sang trọng và nổi bật, tăng khả năng nhận diện và an toàn khi vận hành Viền chrome ở phần cản trước bổ sung yếu tố thể thao và năng động cho toàn bộ xe.
Hình 1: Ngoại thật xe camry 2,5Q 2017
Camry 2017 có nội thất hai màu chủ đạo gồm màu kem và đen, mang lại vẻ ngoài sang trọng và tinh tế cho khoang cabin Toàn bộ các dòng Camry 2017 đều được trang bị ghế chỉnh điện, tăng đáng kể sự tiện nghi và đẳng cấp cho người dùng.
Toyota Camry 2017 ghi điểm với ghế xe thiết kế lớn và ôm lưng người ngồi; cả 3 phiên bản đều trang bị ghế lái chỉnh điện 10 hướng và ghế phụ chỉnh điện 6 hướng Không gian hàng ghế sau là điểm cộng so với các dòng xe cùng phân khúc, với trần xe rộng và chỗ duỗi chân thoải mái Lưng ghế có độ ngả vừa phải giúp hành trình dài bớt mệt mỏi Để tăng tiện dụng, hàng ghế sau được thiết kế liên thông với khoang hành lý thông qua ngăn nhỏ, cho người dùng dễ dàng lấy đồ khi xe đang di chuyển.
Hình 2: Nội thất xe Camry 2,5Q 2017
Thiết kế trần xe cao trên Camry 2017 mang lại không gian nội thất thoải mái và ấn tượng Khoảng để chân ở hàng ghế sau rộng rãi, đảm bảo sự thoải mái cho người ngồi Phiên bản 2.5Q được tích hợp các nút bấm điều khiển hệ thống âm thanh, rèm che nắng và điều hòa cho hàng ghế sau, được bố trí ở gác tay giữa để thực hiện các thao tác một cách tiện lợi.
Bảng tablo trên xe Camry được làm từ chất liệu mềm, với đường chỉ may tinh tế và ốp trang trí màu bạc cùng ốp vân gỗ bóng bao quanh bảng điều khiển trung tâm, mang lại sự sang trọng và lịch lãm cho khoang nội thất Thiết kế này làm nổi bật chất lượng cao cấp của xe và tăng tính thẩm mỹ khi người dùng tương tác với hệ thống điều khiển trung tâm.
Hình 3: Khoang lái của xe
Toyota Camry 2017 được trang bị tay lái bọc da cao cấp với thiết kế 4 chấu trên hai phiên bản 2.0E và 2.5G, và 3 chấu trên phiên bản cao cấp 2.5Q Tất cả các phiên bản đều có tay lái chỉnh điện 4 hướng, tích hợp các nút điều khiển hệ thống âm thanh Riêng phiên bản cao cấp nhất 2.5Q, thiết kế tay lái được hoàn thiện hơn và được trang bị thêm chức năng hỗ trợ ra vào xe, lẫy chuyển số trên vô lăng và điện thoại rảnh tay.
Bảng đồng hồ lái được thiết kế với các cụm đồng hồ riêng biệt, viền crom sáng và ánh sáng xanh giúp người lái quan sát dễ dàng hơn Trung tâm của bảng đồng hồ là màn hình hiển thị đa thông tin TFT 4.2 inch, nhằm giúp người lái dễ dàng quan sát và nắm bắt các thông tin thiết yếu.
Bảng 1: Thông số kỹ thuật của xe
Kích thước DxRxC mm x mm x mm 4825 x 1825 x
Kích thước Chiều dài cơ sở Mm 2775
Bán kính vòng quay tối thiểu
Kg 2000 Động cơ Loại động cơ 4 xy lanh thẳng hàng, 16 van DOHCVVT-i kép, ACIS
Mô men xoắn tối đa
Kw(Mã lực) vòng/phút
Hộp số Tự động 6 cấp
Hệ thống treo Trước Độc lập kiểu
MacPherson với thanh cân bằng Sau
Vành và lốp xe Loại vành Vành đúc
Phanh Trước Đĩa thông gió
Mức tiêu hao nhiên liệu
Trong đô thị Lít/100km 10.7 Ngoài đô thị Lít/100km 6.1
TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA Ô TÔ
THÔNG SỐ CHO TRƯỚC VÀ THÔNG SỐ CHỌN
2.1.1: Thông số cho trước khi tính toán
Theo diều kiện kỹ thuật và yêu cầu thiết kế các thông số cho trước bao gồm:
Bảng 2: Các thông số cơ bản
CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN Đại lượng Giá trị Đơn vị
Số ghế ngồi ( cả người lái ) 5
Khối lượng không tải (G0) 1498 kg
Khối lượng toàn tải (Ga) 1898 kg
Phương pháp dẫn động FF
Góc dốc lớn nhất là ô tô có thể khăc phục được ở tay số I 23 Độ
Thông số chưa được xác định trước và cũng không thể tính toán ngay tại bước này, do đó ta phải chọn lọc có căn cứ Dựa vào loại ô tô, loại động cơ và các số liệu kỹ thuật được cho, ta xác định và chọn các thông số cần thiết cho quá trình tính toán Quá trình này đảm bảo các tham số được tối ưu hóa cho mô hình phân tích, giúp đánh giá hiệu suất, tiêu hao nhiên liệu và tính khả thi của thiết kế, đồng thời tạo nền tảng cho các bước mô phỏng và tối ưu hóa hệ truyền động.
Bảng 3: Các thông số chọn
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Hệ số cản không khí K 0,25 𝑘𝐺 𝑠 2 ∕ 𝑚 4
Tổng trọng lượng hành lý
XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG TOÀN BỘ CỦA Ô TÔ
Tải trọng toàn bộ đối với ô tô du lịch và ô tô khách
Go = 1498 (kG) - Trọng lượng bản thân ( tự trọng ) ô tô
A = 60 (kG) - Trọng lượng một người
Gh= 20 (kG) - Tổng trọng lượng hành lý
N=5( người ) - Số người chở , kể cả người lái
Vậy trọng lượng toàn bộ của xe : 𝐺 = 1898(𝑘𝐺) ≈ 18600 (𝑁)
CHỌN LỐP
Phân bố trọng lượng xe con tải trọng tác dụng lên cầu trước (𝐺 1 ) chiếm từ 50%÷65% Chọn 𝐺 1 = 60%, 𝐺 2 = 40%
Để quá trình lắp ráp diễn ra thuận tiện và an toàn, lốp trước và lốp sau nên được chọn cùng loại và cùng lớp kết cấu để đảm bảo sự đồng bộ và hiệu suất vận hành Việc thay thế lốp cần tuân thủ tiêu chuẩn tải trọng và thông số kỹ thuật của lốp trước, và các thông số này được trình bày chi tiết như sau.
Loại lốp có kí hiệu : 215/55R17 {
Khi tỷ lệ lốp thấp, chiều cao hông lốp sẽ ngắn lại, khiến lốp trở nên cứng hơn và tăng độ nhạy bén trong xử lý Điều này có nghĩa là xe sẽ vào cua tốt hơn và phản hồi lái nhanh hơn, nhưng sự êm ái khi chạy trên đường xấu sẽ giảm đi Thiết kế và cấu tạo của bánh xe đóng vai trò quyết định trong việc cân bằng giữa hiệu suất lái và sự thoải mái cho người ngồi, ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm vận hành và an toàn.
2 25,4 = 430,9(𝑚𝑚) = 0,43(𝑚) Bản kinh động học và bản kinh động lực học của bánh xe :
𝑟 0 = 𝜆 𝑘 = 𝜆 𝑟 0 với 𝜆 Hệ số kể đến biến dạng lốp (𝜆 = 0,93 ÷ 0,95).Chọn lốp có áp suất cao
XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI VÀ XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
2.4.1: Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ
Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của các đại lượng công suất, mô-men và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ theo số vòng quay của trục khuỷu Các đường đặc tính này cho biết cách công suất, mô-men xoắn và mức tiêu hao nhiên liệu thay đổi khi động cơ vận hành ở các tốc độ khác nhau và thường được trình bày dưới dạng các đường cong theo vòng quay, giúp phân tích hiệu suất và tối ưu vận hành.
+ Đường công suất: Ne = f(ne)
+ Đường mômen xoắn : Me = f(ne)
+ Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : ge = f(ne)
𝑛 𝑁 với động cơ xăng không hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,3) Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ xăng)
+ Động cơ xăng : a = b = c =1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm)
vmax = 47,22 (𝑚 𝑠⁄ ) > 22 (𝑚 𝑠⁄ ) Vậy hệ số cản lăn f được tính:
K – hệ số cản khí động học ( chọn K = 0,25)
F: diện tích cản chính diện :
Hiệu suất truyền lực: ƞ 𝑡𝑙 = 0,9 (tr 15)
Hệ số cản tổng cộng của đường: 𝜓 𝑚𝑎𝑥 = 0,4
- Vậy công suất động cơ của theo điều kiện cản chuyển động:
- Công suất cực đại của động cơ:
- Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài:
+ Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức ledeman)
Trong đó : - Ne max và nN – công suất cực đại của động cơ và số vòng quay tương ứng
- N e và ne : công suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính
+ Tính mômen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác nhau :
- Các thông số nN; Ne ; Me đã có công thức tính
- Kết quả tính được ghi ở bảng1
Bảng 4: Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ λ ne (v/f) Me (N.m) Ne (kW)
Sau khi tính toán và xử lí số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngoài với Công suất Ne(kW) và Mômen xoắn Me(N.m):
Hình 4: Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ
Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sau :
Xuất phát từ công thức
Trị số công suất Nemax được nêu ở trên chỉ phản ánh phần công suất của động cơ để khắc phục các lực cản chuyển động Khi chọn động cơ cho ô tô, cần bổ sung thêm phần công suất để khắc phục các lực cản phụ như quạt gió và máy nén khí, nhằm đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống truyền động Vì vậy, công suất được chọn phải ở mức lớn nhất có thể để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và đáp ứng yêu cầu của cả lực cản và các phụ kiện động lực đi kèm.
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 vòng/phút Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
2.5.1: Tỷ số truyền cuả số truyền cao nhất của hộp số
Có hai phương án chọn truyền cao nhất:
- Phương án số truyền “ thẳng” : Tỷ số truyền cao nhất ihn = 1
Phương án số truyền tăng cho ô tô tải và ô tô khách cho phép chọn tỷ số truyền số cao nhất nhỏ hơn 1, với giá trị khoảng 0,75–0,85 Do tải trọng có biến đổi trong phạm vi rộng, phương án này giúp tận dụng tốt công suất động cơ khi xe chạy ở chế độ non tải hoặc không tải, từ đó cho phép xe đạt vận tốc cao hơn Tuy nhiên, việc tính toán chọn động cơ vẫn dựa trên vận tốc tối đa yêu cầu (Vmax), đảm bảo xe hoạt động ở đúng tải định mức và ở số truyền kế cuối (số truyền thẳng).
Chọn tỷ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất ihn = 1
2.5.2: Tỷ số truyền lực của truyền lực chính
Tỷ số truyền của lực chính (i0) được xác định nhằm đảm bảo ô tô đạt tốc độ tối đa ở số truyền cao nhất trong hộp số Tỷ số truyền i0 được xác định theo công thức: i0 = 0,105 · nmax.
- ih – tỷ số truyền của hộp số chính ở số truyền thẳng ih = 1
- ifc – tỷ số truyền của hộp số phụ và hộp số phân phối ( xe không có hộp số phụ và hộp số phân phối nên ifc = 1 )
- nemax = 6600 v/ph – số vòng quay lớn nhất của động cơ ứng với vân tốc lớn nhất của ô tô
- rk = 0,384 (m) – bán kính động học của bánh xe
- vmax = 58,33 (m/s) – Vận tốc lớn nhất của ô tô
58,33.1.1 = 4,75 2.5.3: Xác định tỷ số truyền các tay số hộp số:
Hộp số gốm 6 số tiến và 1 số lùi
2.5.3.1: Xác định tỷ số truyền của tay số 1
Tỷ số truyền của tay số 1 trong hộp số được xác định dựa trên nguyên tắc đảm bảo lực kéo tối đa tại các bánh xe chủ động có thể khắc phục lực cản tổng cộng của mặt đường Việc tối ưu hóa tỷ số truyền giúp xe khởi động mượt mà và tăng tốc nhanh hơn, đồng thời duy trì sự ổn định khi vận hành ở các điều kiện mặt đường khác nhau Do đó, lựa chọn đúng tỷ số truyền ở tay số 1 là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất tăng tốc và hiệu quả truyền động của hệ thống hộp số.
Theo điều kiện chuyển động , ta có: Pk max ≥ P Ψmax + Pw
- Pk max lực kéo lớn nhất của động cơ
- P Ψmax lực cản tổng cộng động cơ
- Pw lực cản không khí
Khi ô tô chuyển động ở tay số I thì vận tốc nhỏ nên có thể bỏ qua lực cản không khí PW Tức Pkmax ≥ P Ψmax
M emax i 0 i h1 n t r k ≥ Ψ max G Suy ra: i h1 ≥ G Ψ max r t
M emax i 0 tl Trong đó: Ψmax – Hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đường Cho xe di chuyển trên đường dốc 23 o
Nên Ψmax = f + tgαmax = 0,049 + tg23 0
- G = 19230 (N) – trọng lượng toàn bộ xe
- Memax = 324,42 – Mô men cực đại của động cơ ( N.m)
- nt = 0,9 – hiệu suất truyền lực chính i h1 ≥18845,18.0,47.0,4
Mặt khác , Pk max còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường :
- mk – hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu chủ động khi xe chuyển động
- Gφ – Tải trọng tác dụng lên cầu chủ động ( Gφ = G1 = 13461 N)
- φ – hệ số bám của mặt đường ( chọn φ = 0,8 ) i h1 ≤ 1,2.11307,24.0,8.0,4
2.5.3.2: Tỷ số truyền của các tay số trung gian
Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo “ cấp số nhân”
Công bội được xác định theo công thức : q = √ 𝑖 𝑖 ℎ1
- n – số cấp trong hộp số ( n = 6)
- ih1 – tỷ số truyền của tay số 1 ( ih1 =2,11)
- ihn - tỷ số truyền của tay số cuối cùng trong hộp số ( ih6 =1)
Tỷ số truyền của tay số thú i trong hộp số được xác định theo công thức sau :
𝑖 ℎ𝑖 = 𝑖 ℎ(𝑖−1) 𝑞 = 𝑞 𝑖 𝑖−1 ℎ1 Trong đó : - Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số ( i = 1;2;…; n-1)
Từ hai công thức trên , ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số :
- Tỷ số truyền của tay số 2: 𝑖 ℎ2 = 𝑞 𝑖 2−1 ℎ1 = 2,29 1,18 = 1,94
- Tỷ số truyền của tay số 3: 𝑖 ℎ3 = 𝑖 ℎ1
- Tỷ số truyền của tay số 4: 𝑖 ℎ4 = 𝑞 𝑖 4−1 ℎ1 = 2,2,9 1,2 3 = 1,39
- Tỷ số truyền của tay số 5: ℎ ℎ5 = 𝑖 ℎ1
- Tỷ số truyền của tay số 6: hh6 = 1
Tỷ số truyền của tay số lùi: ihl = 1,2.ih1 = 1,2.2,29 = 2,75
Kiểm tra tỷ số truyền của tay số lùi tho điều kiện bám:
Me max i 0 tl Vậy ihl = 2,75 < 2,80 (thỏa mãn)
Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 5: Tỷ số truyền ứng với từng tay số
Lập bảng xác định vận tốc của ô tô ứng với từng tay số
Bảng 6: Vận tốc của ô tô ứng với từng tay số ne (v/ph) V1 V2 V3 V4 V5 V6
Xây dựng đồ thị cân bằng công suất
2.6.1: Phương trình cân bằng công suất Đồ thị cân bằng công suất của ô tô là đồ thị biểu thị mối quan hẹ giữa công suất phát ra của động cơ và các công suất cản trong quá trình chuyển động của ô tô phù hợp với tốc độ chuyển động và hoặc số vòng quay trục khuỷu của động cơ
Ta có phương trình cân bằng công suất:
- Nt - Công suất tổn hao ma sát trong hệ thống truyền lực
- Nf - Công suất tiêu hao cho cản lăn
- Ni - Công suất tiêu hao cho lực cản lên dốc
- Nj - Công suất tiêu hao cho lực cản tăng tốc
- Nω - Công suất tiêu hao cho lực cản không khí
Chú ý : Ni lấy dấu (+) khi xe lên dốc, dấu (-) khi xe xuống dốc
Nj lấy dấu (+) khi xe tăng tốc, dấu (-) khi xe giảm tốc
Phương trình trên cũng có thể biểu thị sự cân bằng công suất tại bánh xe chủ động của ô tô như sau
Nk=Ne-Nt=Nf±Ni ±Nj+Nω=𝑁𝑒.𝑡
Xét xe chuyển động đều trên đường bằng độ dốc bằng 0 Nên công suất cản được tính như sau Nc=Nf+Nω
Trong đó: G - Trọng lượng toàn bộ ô tô (N) f – Hệ số cản lăn v- vận tốc oto (m/s)
Trong đó: k – hệ số cản không khí
F – diện tích cản chính diện o tô ( m 2 ) v- vận tốc o tô (m/s)
2.6.2: Đồ thị cân bằng công suất
2.6.2.1: Dựng đồ thị công suất kéo Nk=f(v)
-Nki – công suất kéo của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động khi ô tô chuyển động ở cấp số i của hộp số
-Vi – vận tốc tương ứng với số vòng quay trục khuỷu động cơ khi ô tô chuyển động ở cấp số i của hộp số
Dựa vào công thức (VI.1) và (VI.2) thiết lập bảng giá trị trung gian để xây dựng đồ thị Nk
Bảng 7:Bảng công suất của ô tô ne(v/f) Ne(kW) V1 V2 V3 V4 V5 V6 Vlùi Nk(kW)
2.6.2.2: Xây dựng đồ thị công suất cản
Công suất cản : Nc=Nf+Nw= G.f.cos𝛼+ K.f.v 3
Xét ô tô chuyển động trên đường bằng tức 𝛼 = 0
Bảng 8: Công suất cản của ô tô
Hình 5:Đồ thị cân bằng công suất của ô tô
XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO
2.7.1: Cân bằng lực kéo của ô tô Đồ thị cân bằng lực kéo là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo phát ra tại bánh xe chủ động Pk và các lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô, nghĩa là Pk = f(v)
Phương trình cân bằng lực kéo:
Pk = Pf + Pi + Pw +Pj +Pm
- Pk – lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động
- Pf – lực cản lăn Pf = G.f.cosα
- Pi – lực cản lên dốc Pi = G.sinα
- Pw – lực cản không khí Pw = K.F.V 2
- Pj – lực cản tăng tốc P j = 𝐺 𝑔 δ j 𝑗
2.7.2: Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô
2.7.2.1: Dựng đồ thị lực kéo
Lực kéo bánh xe chủ động trên từng tay số: P ki = M e i hi r i 0 η t b (N), (VII.1) Trong đó:
- Pki – lực kéo tương ứng ở cấp số i
- rb – bánh kính bánh xe
- ihi – tỷ số truyền lực của cấp số i
- i0 – tỷ số truyền lực chính
- ηt – hiệu suất hệ thống truyền lực
- Vi – vận tốc tương ứng với số vòng quay trục khuỷu động cơ khi ô tô chuyển động ở cấp số i của hộp số
Dựa vào công thức (VII.1) thiết lập bảng lực kéo tiếp tuyến ứng với từng tay số
Bảng 9 : Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động ne(v/ph
) Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6
Phương trình cân bằng lực cản tổng cộng Pc:
Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió:
Tổng lực kéo của ô tô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:
- mk1 – hệ số phân bố tải trọng ở cầu trước mk1 = 1,1
- Z1 = G1 – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động
- φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,7)
Bảng 10: Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số vận tốc m/s 0,00 24,61 30,20 35,58 41,92 49,38 58,17
2.7.2.2: Dựng đồ thị Pk = f(v) và Pφ = f(v):
Hình 3 Đồ thị cân bằng lực kéo
+ Trục tung biểu diễn Pk, Pf, Pw.Trục hoành biểu diễn V (m/s)
+ Dạng đồ thị lực kéo của ô tô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) của đường đặc tính tốc độ ngoài động cơ
+ Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổng lực cản là lực kéo dư (Pkd) dùng để tăng tốc hoặc leo dốc
+ Tổng lực kéo của ô tô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường, và phải lớn hơn lực cản tổng cộng.
NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ
Chỉ tiêu về lực kéo không thể đánh giá chất lượng động lực học của ô tô so với các xe khác Nếu hai ô tô có cùng lực kéo bằng nhau, xe có nhân tố cản không khí (drag) nhỏ hơn sẽ có chất lượng động lực học tốt hơn, và khi hai xe có cùng hệ số cản gió thì xe nhẹ hơn cũng sẽ cho hiệu suất động lực học tốt hơn Vì vậy để đánh giá đúng đắn chất lượng động lực học của ô tô, ta cần định nghĩa khái niệm nhân tố động lực học, một thước đo tổng hợp liên quan tới lực kéo, cản gió và khối lượng xe nhằm phản ánh hiệu suất vận hành thực tế của ô tô.
(m/s) Đồ thị cân bằng lực kéo
Pk1Pk2Pk3Pk4Pk5Pk6PcPφPf
Nhân tố động lực học
𝐺 Trong đó : D – nhân tố động lực học của ô tô
PW = k.F.𝑣 2 (N) – Lực cản không khí (hệ số cản không khí k =0.25
𝑁 𝑠 2 /𝑚 4 Diện tích cản chính diện F ( m 2 )
PK – Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động
G – Trọng lượn toàn bộ của xe
Bảng 11: Giá trị lực cản không khí của từng tay số ứng với từng vận tốc xe
Pw1 Pw2 Pw3 Pw4 Pw5 Pw6
Từ bảng 6 và bảng 7 ta có các giá trị nhân tố động lực học ứng với từng vận tốc chuyển động của xe:
Bảng 12:Giá trị động lực học của tay số ứng với từng vận tốc của xe
Nhân tố động lực học thể hiện khả năng vượt qua lực cản tổng cộng và tăng tốc của hệ, là yếu tố then chốt trong thiết kế và vận hành phương tiện Khi tính đến khả năng trượt do ma sát của các bánh xe chủ động (hiện tượng mất bám), nhân tố này bị giới hạn bởi điều kiện bám đường, được thể hiện qua công thức Dφ = Pφ − PGW.
Bảng 13:Nhân tố độc lực học theo điều kiện bám
Dạng của đồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự như dạng đồ thị kéo
Pk = f(v) ; nưng ở những vận tốc lớn thì đường cong dốc hơn
Vùng chuyển động trượt của ô tô :
Giống như lực kéo, yếu tố động lực học của xe bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe chủ động và mặt đường Để ô tô có thể chuyển động mà không bị trượt quay, yếu tố động lực học D phải tuân thủ các điều kiện ma sát và độ bám của bánh xe với mặt đường được xác định cho từng tình huống vận hành.
Vùng giới hạn trên đồ thị động lực học được xác định bởi hai đường cong f và Dφ, thỏa mãn điều kiện f ≤ D ≤ Dφ Vùng này mô tả trạng thái hệ khi các tham số động lực và tải cân bằng theo đồ thị, giúp nhận diện các điều kiện vận hành an toàn Trong giới hạn khi D > Dφ, ta có thể dùng đường đặc tính cục bộ của động cơ để chống trượt quay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra.
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 m/s Đồ thị nhân tố động lực học ôtô
Hình 6: Đồ thị nhân tố động lực học ô tô
IX XÁC ĐỊNH GIA TỐC, GIA TỐC NGƯỢC, THỜI GIAN SANG SỐ, QUÃNG ĐƯỜNG ĐI ĐƯỢC KHI SANG SỐ, THỜI GIAN TĂNG TỐC VÀ QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC
SANG SỐ, QUÃNG ĐƯỜNG ĐI ĐƯỢC KHI SANG SỐ, THỜI GIAN
TĂNG TỐC VÀ QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC
2.9.1: Xác định gia tốc, đồ thị gia tốc, gia tốc ngược, đồ thị gia tốc ngược của ô tô
Biểu thức tính gia tốc :
Khi ô tô chuyển động trên đường bằng ( α = 0) thì: J i = D δ i −f i g Trong đó:
- ψ – hệ số cản tổng của đường ψ = f = 0,015.(1 + vi 2/1500)
- Δi – hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay δi = 1,05 + 0,05.ih 2
Bảng 14:Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay
* Từ IV.1 và bảng 11 ta có bảng 12
Bảng 15: Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số
Từ kết quả bảng 12, ta xây dựng đồ thị j = f(v):
Hình 7:Đồ thị gia tốc ô tô
2.9.1.3: Xác định gia tốc ngược
Từ phương trình: J = d v d t => dt = 1 j dv ta có bảng 13:
Bảng 16: Giá trị 1/j ứng với từng tay số
Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5 Tay số 6
2.9.1.4: Đồ thị gia tốc ngược
Từ kết quả bảng 13, dựng đồ thị 1 j = f(v):
Hình 8: Đồ thị gia tốc ngược
2.9.2: Thời gian sang số và vận tốc giảm khi sang số Đối với hệ thống truyền lực của ô tô với hộp số có cấp , thời gian chuyển số từ số thấp lên số cao có xảy ra hiện tượng giảm vận tốc chuyển động của ô tô một khoảng 𝛥 𝑣 Trị số 𝛥 𝑣 được xác định nhờ công thức :
𝛿 𝑖 Trong đó : 𝜓 - Hệ số cản tổng cộng của mặt đường g - Gia tốc trọng trường
𝛿 𝑖 - Hệ số tính đến ảnh hưởng của khối lượng quay khi xe tăng tốc
Thời gian chuyển số phụ thuộc vào trình độ lái xe, kết cấu hộp số và loại động cơ trên xe Ta xác định các thời gian sang số như sau: t_s1−2 = 1,2 s; t_s2−3 = 1,0 s; t_s3−4 = 0,8 s; t_s4−5 = 0,6 s; t_s5−6 = 0,6 s Khoảng tốc độ bị giảm khi sang số được ghi trong bảng.
Bảng 17:Vận tốc giảm khi chuyển số
1/j11/j21/j31/j41/j51/j6 số 1 → số 2 1,31 1,2 0,440974687 số 2 → số 3 1,24 1 0,388870379 số 3 → số 4 1,18 0,8 0,324716785 số 4 → số 5 1,15 0,6 0,251471094 số 5 → số 6 1,12 0,6 0,257515905
2.9.3: Thời gian tăng tống và quoãng đường tăng tốc
2.9.3.1: Xác định thời gian tăng tốc của ô tô ứng với từng tay số
Khoảng thời gian tăng tốc từ 𝑉 1 ⇒ 𝑉 2 của ô tô là : 𝑡 1 = ∫ 𝑉 𝑉 2 1 𝑗 𝑑 𝑣
Với tích phân này, không thể giải bằng phương pháp giải tích vì không có mối quan hệ giải tích chính xác giữa gia tốc j và vận tốc v của xe; do đó ta phải xác định bằng phương pháp đồ thị trên cơ sở đồ thị j–v Đường cong gia tốc được chia thành nhiều đoạn ngắn và với mỗi đoạn ứng với một mức vận tốc tương ứng, ô tô tăng tốc với gia tốc trung bình không đổi.
𝐽 𝑡𝑏 = 0,5(𝑗 𝑖1 + 𝑗 𝑖2 ) (3.1) Trong đó 𝑗 𝑖1 , 𝑗 𝑖2 là gia tốc ứng với điểm đầu và điểm cuối khoảng đó Vậy thời gian tăng tốc từ 𝑉 1 đế𝑛 𝑉 2 là :
Từ (3.1),(3.2),(3.3) ta có các bảng tính thời gian tăng tốc ở từng tay số
Bảng 18; Thời gian tăng tốc ứng với tay số I
Bảng 19: Thời gian tăng tốc ứng với tay số II
Bảng 20: Thời gian tăng tốc ứng với tay số III
Bảng 21: Thời gian tăng tốc ứng với tay số IV
Bảng 22: Thời gian tăng tốc ứng với tay số V
Bảng 23:Thời gian tăng tốc ứng với tay số VI
2.9.3.2: Xác định quãng đường tăng tốc của ô tô ứng với từng tay số
Như vậy quãng đường tăng tốc của ôtô từ vị 𝑣 1 đế𝑛 𝑣 2 là 𝑆 = ∫ 𝑣 𝑑 𝑣 𝑣 2 𝑡
Tích phân này cũng không giải được bằng giải tích vì vậy chúng ta lại áp dụng phương pháp đồ thị tương tự trên, dựa vào đổ thị t-v vừa lập được
Chia đường cong thời gian tăng tốc ra nhiều đoạn nhỏ và thừa nhận rằng trong mỗi khoảng thay đổi tốc độ ứng với từng đoạn này ô tô chuyển động đều với vận tốc trung bình là:
𝑣 𝑡𝑏 = 0,5(𝑣 𝑖 1 + 𝑣 𝑖 2 ) (3.4) Lúc đó quãng đường xe đi được trong mỗi khoảng sẽ là:
𝛥 𝑠 𝑖 = 𝑣 𝑡𝑏 𝛥 𝑡 𝑖 (3.5) và quãng đường tăng tốc tổng cộng của ô tô từ tốc độ cực tiểu đến tốc độ cuc đại là:
Từ (3.4), (3.5), (3.6) Ta có quãng đường ô tô di được trong thời gian chuyển số, được tính như sau:
Bảng 24: Quãng đường tăng tốc ứng với tay số I
Bảng 25:Quãng đường tăng tốc ứng với tay số II
Bảng 26: Quãng đường tăng tốc ứng với tay số III
Bảng 27: Quãng đường tăng tốc ứng với tay số IV
Bảng 28: Quãng đường tăng tốc ứng với tay số V
Bảng 29: Quãng đường tăng tốc ứng với tay số VI
2.9.3.3: Lập đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc có kể đến thời gian sang số
Sau mỗi lần sang số, ta phải cộng thêm quãng đường đã đi được trong thời gian chuyển số Quãng đường đi được trong thời gian chuyển số được tính bằng một công thức cụ thể được nêu trong bài viết, giúp làm rõ mối liên hệ giữa quãng đường, thời gian và các tham số liên quan Việc áp dụng đúng công thức tính quãng đường trong thời gian chuyển số cho phép ước lượng chính xác quãng đường đã đi, kiểm soát tốc độ di chuyển và thời gian cần thiết cho mỗi bước sang số Nhờ đó, quá trình sang số được tối ưu hóa, cải thiện hiệu suất của hệ thống và tăng độ tin cậy của quá trình chuyển số.
Trong đó : 𝑣 𝑖 - vận tốc lớn nhất của ô tô ứng với tay số trước khi sang số
Ta có quãng đường ô tô đi được trong thời gian chuyển số , được tính như sau :
Bảng 30: Quãng đường ô tô đi được trong thời gian chuyển số sc1-2 sc2-3 sc3-4 sc4-5 sc5-6
Để xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc của ô tô, ta dựa trên các thông số như quãng đường đi được trong thời gian chuyển số, thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc, đồng thời kể đến sự giảm vận tốc khi chuyển số Đồ thị này thể hiện mối quan hệ giữa thời gian và quãng đường khi xe tăng tốc, giúp trực quan hóa hiệu suất của động cơ và hộp số cũng như tác động của quá trình sang số lên gia tốc và quãng đường đã đi Từ các dữ liệu trên, có thể đánh giá độ nhạy của hệ truyền động, nhận diện các điểm tối ưu để rút ngắn thời gian tăng tốc và tiết kiệm nhiên liệu, và đề xuất các biện pháp tối ưu hóa chu kỳ sang số nhằm giảm ảnh hưởng của giảm tốc khi chuyển số lên tổng quãng đường và thời gian vận hành.
Cho suất phát từ vận tốc v0 = 0 km / h là số 1 khi vận tốc trên mỗi tay số đạt max thì chuyển số dẫn sao cho đến số 6
Bảng 31: Thời gian và quãng đường tăng tốc có kể đến thời gian chuyển số
Từ số liệu bảng 28 ta xây dựng được đồ thị mối liên hệ giữa t và s theo v
Hình 9: Đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc
Nhận xét : Khoảng thời gian cần thiết để ô tô có thể tăng tốc từ 0 đến 100km/h (27,77m/s)là ≈11 (giây) trong quãng đường ≈150(mét).