TIỂU LUẬN học PHẦN ĐỘNG lực học ô tô đề tài ĐỘNG lực học CHUYỂN ĐỘNG THẲNG của ô tô

Xây dựng phương trình xác định gia tốc chuyển động cực đại khi phanh của xe ô tô có 2 cầu và hệ thống phanh đặt trên cả 2 cầu khi xe chạy trên đường bằng và đường nghiêng với góc ngheen

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

Kỳ thi học kỳ 2 đợt A năm học 2021 -2022

ĐỀ TÀI: ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

CỦA Ô TÔ

GVHD: Th.S Huỳnh Quang Thảo

Tp.HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2022

Đề số: 04 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÀI TIỂU LUẬN HỌC PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

1 Họ và tên sinh viên (Nhóm gồm 05 SV):

2 Tên đề tài: ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ

3 Nội dung nhiệm vụ:

3.1 Xây dựng phương trình xác định gia tốc chuyển động cực đại khi phanh

của xe ô tô có 2 cầu và hệ thống phanh đặt trên cả 2 cầu khi xe chạy trên đường bằng và đường nghiêng với góc ngheeng φ;

3.2 Phân tích ảnh hưởng của trọng tâm ô tô đến gia tốc tăng tốc cực đại của ô

tô trong trường hợp ô tô có cầu trước chủ động, cầu sau chủ động, hai cầu chủ động;

3.3 Phân tích tối ưu truyền lực và phân phối lực phanh;

4 Kết quả tối thiểu phải có:

1) Bản báo cáo file word theo yêu cầu;

2) File PDF báo cáo;

3) File Powerpoint

Ngày giao đề tài: 22/11/2021 Ngày nộp báo cáo: 30/12/2021

Sinh viên thực hiện(Ký và ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 22 tháng 11 năm 2021Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Bùi Thị Ánh Em Lê Hoàng Lâm Huỳnh Quang Thảo

Nguyễn Trần Công Trí Phan Thanh Hưng

Dương Đình Hiệp

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN TIỂU LUẬN & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN

TÊN MÔN HỌC: ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

NGÀNH: Công nghệ kỹ thuật ô tô

1 Tên đề tài: ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ

2 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Huỳnh Quang Thảo

3 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm 05 sinh viên):

Tuần Ngày Nội dung thực hiện Kết quả thực hiện của sinh

viên (Giảng viên hướng

dẫn ghi)

1

Tuần 122/11- 28/11 Giao đề tài

Huỳnh Quang Thảo

2

Tuần 2 29/11- 5/12

Tìm hiểu lý thuyết về đề tài

Huỳnh Quang Thảo

3 6/12- 12/12Tuần 03 Tham khảo qua các kênh

truyền thông mạng xã hội

Huỳnh Quang Thảo

4 13/12- 19/12Tuần 04 Thực hiện sơ lược về báo cáo

Huỳnh Quang Thảo

Tuần 05

20/12- 26/12

Thực hiện nội dung đề tài

Huỳnh Quang Thảo

27/12- 30/12 Kết thúc

Huỳnh Quang Thảo

Cách tính điểm:

Điểm quá trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo

Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện; Điểm báo cáo

bảo vệ; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10)

Họ tên sinh viên Mã số SV

Tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện Tổng điểm tiêu chí đánh giá về

quá trình thực hiện đồ án (tổng 2 cột điểm 1+2) 50%

Điểm báo cáo bảo vệ (50%)

Điểm quá trình = 0.5*tổng điểm tiêu chí + 0.5*điểm báo cáo

Tính chủ động, tích cực, sáng tạo (tối đa 5 điểm)

Đáp ứng mục tiêu

đề ra (tối đa 5 điểm)

Bùi Thị Ánh Em 1911250057

Phan Thanh Hưng 1911250092

Lê Hoàng Lâm 1911250404

Nguyễn Trần

Công TríMSS 1911250236

Dương Đình Hiệp 1911251478

Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký nháy vào phần điểm chỉnh sửa.

Sinh viên thực hiện(Ký và ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2022Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Bùi Thị Ánh Em Lê Hoàng Lâm Huỳnh Quang Thảo

Nguyễn Trần Công Trí Phan Thanh Hưng

Dương Đình Hiệp

ưu nhất Từ đó nhóm em quyết định thực hiện đề tài: ĐỘNG LỰC HỌC CHUYỂNĐỘNG THẲNG CỦA Ô TÔ

Trong quá trình làm tiểu luận khó tránh khỏi sai sót rất mong Thầy bỏ qua, đồng thời

do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thểtránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp Thầy, để nhóm emhọc thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn các bài luận sắp tới

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn Thầy Huỳnh Quang Thảo đã giúp chúng emhoàn thành bài tiểu luận này, chúc thầy dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệpcao quý

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

BÁO CÁO TIỂU LUẬN 1

LỜI CẢM ƠN 2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 5

1.1 Đặt vấn đề 5

1.2 Đối tượng nghiên cứu 5

1.3 Nội dung nghiên cứu 5

1.4 Phương pháp nghiên cứu 6

1.5 Kết cấu tiểu luận 6

CHƯƠNG 2: GIA TỐC CỰC ĐẠI KHI PHANH 7

2.1 Xe hai cầu chạy trên đường bằng 7

2.2 Xe 2 cầu chạy trên đường dốc 10

2.3 Xe hai cầu xuống dốc 13

CHƯƠNG 3 : ẢNH HƯỞNG CỦA TRỌNG TÂM ĐẾN GIA TỐC CỰC ĐẠI 17

3.1 Xe một cầu chủ động 17

3.2 Xe hai cầu 18

CHƯƠNG 4: TỐI ƯU TRUYỀN LỰC VÀ PHÂN PHỐI LỰC PHANH 19

4.1 Tối ưu truyền lực 19

4.2 Phân phối lực phanh 21

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Xe giảm tốc phanh cả bốn bánh 7

Hình 2.2 Xe lên dốc, giảm tốc, phanh cả 4 bánh xe 10

Hình 2.3 Xe chuyển động xuống dốc phanh cả 4 bánh xe 13

Hình 3.1 18

Hình 4.1 19

Hình 4.2 Tối ưu truyền lực cho xe cầu sau chủ động 20

Hình 4.3 Tối ưu truyền lực cho xe cầu trước chủ động 21

9

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay Việt Nam, ngành ô tô đang trên đà phát triển và ngày càng khẳng định vịtrí của mình trong sự phát triển của nền công nghiệp nước nhà Vì thế mà ngày càng cónhiều trường đại học, cao đẳng cũng như trung cấp đưa ngành công nghệ ô tô vào giảngdạy Trường Đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh có thể được xem là một trongnhững trường có ngành công nghệ ô tô phát triển hiện nay tại nước ta

Ngành công nghệ ô tô là một trong những ngành ứng dụng rất nhiều hệ thống hiệnđại nhằm đáp ứng được các nhu cầu đòi hỏi sự an toàn, tiện nghi và khả năng phát huy tối

đa công suất động cơ, tốc độ xe của người sử dụng Động lực học của ô tô là một quátrình phức tạp với sự tác động bởi nhiều yếu tố khác nhau Nghiên cứu Động lực họcchuyển động thẳng của ô tô là nghiên cứu động lực học theo phương chuyển động dọccủa xe (phân tích, đánh giá quan hệ giữa lực kéo của bánh xe chủ động với các lực cảnchuyển động và lực bám; tương tác giữa lốp xe và mặt đường…) Theo quan điểm truyềnthống, việc nghiên cứu Động lực học chuyển động thẳng của ô tô được thực hiện chủ yếu

ở các trạng thái cân bằng và ổn định, chưa quan tâm đến các tín hiệu điều khiển (chân ga,

ly hợp, chuyển số) của người lái, bỏ qua hiện tượng trượt của ly hợp và hiện tượng trượtcủa bánh xe với mặt đường… Điều này dẫn đến kết quả nghiên cứu thu được chưa sát vớithực tế vận hành của xe Hơn nữa, khi đánh giá Động lực học chuyển động thẳng kết hợpvới việc xác định hai thông số rất quan trọng là mức tiêu thụ nhiên liệu và mức phát thải

ô nhiễm của xe theo các chu trình lái tiêu chuẩn thì khó có thể thực hiện theo cách truyềnthống Từ đó giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các yếu tố liên quan đến Động lực học chuyểnđộng thẳng của ô tô

1.2 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là động lực học chuyển động thẳng ô tô

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng phương trình xác định gia tốc chuyển động cực đại khi phanh của xe

ô tô có 2 cầu và hệ thống phanh đặt trên cả 2 cầu khi xe chạy trên đường bằng và

đường nghiêng với góc ngheeng φ;

- Phân tích ảnh hưởng của trọng tâm ô tô đến gia tốc tăng tốc cực đại của ô tô trongtrường hợp ô tô có cầu trước chủ động, cầu sau chủ động, hai cầu chủ động;

- Phân tích tối ưu truyền lực và phân phối lực phanh

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu: tham khảo giáo trình, sách, internet Sau đó dùng

phương pháp tổng hợp, phân tích, phát triển đề tài

1.5 Kết cấu tiểu luận

Gồm 5 chương:

Chương 1: Giới Thiệu Đề Tài

Chương 2: Gia Tốc Cực Đại Khi Phanh

Chương 3: Ảnh Hưởng Của Trọng Tâm Đến Gia Tốc Cực Đại

Chương 4: Tối Ưu Truyền Lực Và Phân Phối Lực Phanh

Chương 5: Kết Luận

11

CHƯƠNG 2: GIA TỐC CỰC ĐẠI KHI PHANH 2.1 Xe hai cầu chạy trên đường bằng

Hình 2.1 Xe giảm tốc phanh cả bốn bánh

Hình… minh họa một chiếc xe có 2 cầu chủ động và lực phanh được phân bố trên

2 cầu đang chuyển động với gia tốc a Trong đó:

a1 và a2 Khoảng cách từ tâm cầu trước đến trọng tâm xe và tâm cầu sau đến trọng tâm xe

F Z 1 và F Z 2Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe trước và sau

F P 1 và F P2 Là lực phanh từ cơ cấu phanh tác dụng lên bánh xe cầu trước và cầu sau

mg là trọng lực do tải trọng của xe tác dụng lên mặt đường

Điều kiện cân bằng tĩnh:

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước a1=1,19(m)

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau a2=1,375(m)

13

Hình 1.2 Xe lên dốc, giảm tốc, phanh cả 4 bánh xe.

Hình… minh họa một chiếc xe có 2 cầu chủ động và lực phanh được phân bố trên 2cầu đang chuyển động với gia tốc a trên đường nghiêng với góc nghiêng φ Trong đó:

a1 và a2 Khoảng cách từ tâm cầu trước đến trọng tâm xe và tâm cầu sau đến trọng tâm xe

F Z 1 và F Z 2Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe trước và sau

F P 1 và F P2 Là lực phanh từ cơ cấu phanh tác dụng lên bánh xe cầu trước và cầu sau

mg là trọng lực do tải trọng của xe tác dụng lên mặt đường

Khi xe phanh trên đường nghiêng với góc nghiêng φ, ta xét các phương trình cân bằng như sau:

F z 2= 1

2mg(a1

l cosφ+ h l sinφ)−1

2ma h l

Gia tốc tối đa của ô tô trên đường nghiêng phụ thuộc vào ma sát dưới lốp xe Gỉa sử

hệ số ma sát lôp trước và sau bằng nhau Khi đó, lực phanh bánh xe trước mà bánh xe saulà:

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước a1=1,19(m)

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau a2=1,375(m)

2.3 Xe hai cầu xuống dốc

Hình 2.3 Xe chuyển động xuống dốc phanh cả 4 bánh xe.

Hình… minh họa một chiếc xe có 2 cầu chủ động và lực phanh được phân bố trên 2cầu đang chuyển động với gia tốc a trên đường nghiêng với góc nghiêng φ Trong đó:

a1 và a2 Khoảng cách từ tâm cầu trước đến trọng tâm xe và tâm cầu sau đến trọng tâm xe

F Z 1 và F Z 2Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe trước và sau

F a Lực quán tính khi phanh

F P 1 và F P2 Là lực phanh từ cơ cấu phanh tác dụng lên bánh xe cầu trước và cầu sau

mg là trọng lực do tải trọng của xe tác dụng lên mặt đường

Khi xe phanh trên đường nghiêng với góc nghiêng φ, ta xét các phương trình cân bằng như sau:

Gia tốc tối đa của ô tô trên đường nghiêng phụ thuộc vào ma sát dưới lốp xe Gỉa sử

hệ số ma sát lôp trước và sau bằng nhau Khi đó, lực phanh bánh xe trước mà bánh xe saulà:

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước a1=1,665(m)

Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau a2=2,58(m)

19

Chiều dài cơ sở l=4,245(m)

CHƯƠNG 3 : ẢNH HƯỞNG CỦA TRỌNG TÂM ĐẾN GIA TỐC CỰC ĐẠI 3.1 Xe một cầu chủ động

Gia tốc tối đa a rωd cho xe có cầu sau chủ động đạt được khi chúng ta thay thếF X 1=0

vàF X 2 =μ x F z 2 vào các phương trình cân bằng:

1−μ x h l

a1l

Các bánh trước có thể nẩy khỏi mặt đất khi F z1=0 Thế F Z 1=0 vào phương trình sau:

Tương tự, gia tốc tối đa a fωd cho xe cầu trước chủ động đạt được khi chúng ta thay thế F x 2=0 và F X 1 =μ x F z 1 và các phương trình cân bằng:

a fωd

g =

a2μ x l+hμ x= μ x

Hình 3.1

Đối với ô tô du lịch thường nằm trong khoảng 0,4<a1

l <0,6 Đối với xe cầu trước dẫnđộng a1

l →0,4 Đối với xe cầu sau chủ động thì a1

l →0,6 Trong phạm vi này, a rωd

g >

a fωd g

và do đó, những chiếc xe dẫn động cầu sau có thể đạt được khả năng tăng tốc cao hơn sovới những chiếc xe dẫn động cầu trước

CHƯƠNG 4: TỐI ƯU TRUYỀN LỰC VÀ PHÂN PHỐI LỰC PHANH

4.1 Tối ưu truyền lực

Khi xe đang di chuyển trên đường, ta có các lực tác dụng này :

+ a1, a2 : chiều dài từ trọng tâm cho đến bánh trước, sau

+ Fx1, Fx2 : lực kéo xe di chuyển tới ở bánh trước, sau

+ Fz1, Fz2 : phản lực từ mặt đường tác động lên bánh xe trước, sau

+ C : trọng tâm xe ô tô

+ mg : khối lượng xe * gia tốc trọng trường

+ h : chiều cao của trọng tâm xe ô tô

+ x : tổng lực kéo của xe tạo ra

+ a : gia tốc xe ô tô

+ z : tổng phản lực xe ô tô

Hình 4.1.

-Để tối ưu truyền lực đạt được gia tốc lớn nhất, ta cần :

+ Lực bám đường ʮx lớn nhất tại bánh xe chủ động và bánh xe không bị trượt quá giới hạn

+ Tối ưu lực cản lăn tại các vị trí bánh xe

+ Điều chỉnh vị trí trọng tâm tối ưu truyền lực tại bánh xe chủ động

của bánh trước (Fz1) để đạt được gia tốc lớn nhất đồng thời vẫn giữ được sự ổn định của

xe ô tô Vì thế Fz1 phải nhỏ gần như bằng 0

+Giảm trọng lượng xe (m)

+Tăng chiều dài cơ sở của xe (l)

+ Giảm khoảng cách giữa trọng tâm và bánh sau (a2)

+ Giảm chiều cao trọng tâm (h)

+ Ngoài ra để đạt được gia tốc lớn nhất khi bánh trước vẫn tiếp xúc với mặt

đường, ta cần :

(Tỉ lệ của a2 và chiều cao trọng tâm phải bằng hoặc lớn hơn tỉ lệ của gia tốcbánh sau và gia tốc trọng trường)

Hình 4.3 Tối ưu truyền lực cho xe cầu trước chủ động

-Đối với xe cầu trước chủ động, ta cần giảm lực cản lăn của bánh sau (Fz2) để đạt được gia tốc lớn nhất đồng thời vẫn giữ được sự ổn định của xe ô tô Vì thế Fz2 phải nhỏ gần như bằng 0

-Tương tự như cầu sau chủ động :

25

+Giảm trọng lượng xe (m).

+Tăng chiều dài cơ sở của xe (l)

+ Tăng khoảng cách giữa trọng tâm và bánh sau (a2)

+ Giảm chiều cao trọng tâm (h)

+ Vì cầu trước chủ động nên xe không thể nhấc bánh trước và mất ma sát giữa bánh sau với mặt đường

4.2 Phân phối lực phanh

Để phân phối lực phanh tốt nhất, ta phải điều chỉnh lực bám tại các bánh là lớn nhất.-Dựa trên phương trình chuyển động thẳng, ta điều chỉnh phương trình để phù hợpchuyển động phanh xe :

=>

-Trong điều kiện sử dụng thì toạ độ trọng tâm luôn thay đổi do chất tải khác nhau

và hệ số bám ϕ cũng luôn thay đổi do ô tô chạy trên các loại đường khác nhau, do vậy tỷ

số lực phanh PP1/PP2 xác định theo biểu thức cũng sẽ phải thay đổi theo để đảm bảo hiệuquả phanh tối ưu Muốn vậy cần phải thay đổi mô men phanh MP1, MP2 sinh ra ở cơ cấuphanh trước và sau bằng cách thay đổi áp suất dầu dẫn đến các xilanh bánh xe hoặc ápsuất khí nén tới các bầu phanh (với phanh khí) Để thực hiện yêu cầu nói trên, ở các xe

hiện đại có bố trí bộ điều hoà lực phanh (EBD) hoặc bộ chống hãm cứng bánh xe (ABS)

khi phanh Các cơ cấu này sẽ tự động điều chỉnh lực phanh ở các bánh xe bằng cách thayđổi quan hệ áp suất môi chất dẫn động ra cơ cấu phanh trước và sau

=> =>

(Điều kiện bán kính, hệ số bám bánh trước và sau bằng nhau)

+Như vậy, muốn đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất thì mô men phanh sinh ra ở các

bánh xe trước Mp1 và mô men phanh sinh ra ở các bánh xe sau Mp2 phải tuân theo biểu thức

+Muốn đảm bảo đường đặc tính p 2 = f(p1) theo đúng đồ thị trên thì bộ điều hòa

lực phanh phải có kết cấu rất phức tạp Các kết cấu trong thực tế chỉ đảm bảođường đặc tính gần đúng với đồ thị đường đặc tính lý tưởng

*Nhận xét :

- Bộ điều hòa lực phanh đảm bảo cho áp suất p2 ở dẫn động phanh đến cầu saugần với áp suất lý tưởng yêu cầu và nhỏ hơn áp suất lý tưởng để tránh bó cứng bánh xesau

- Khi bánh xe sau bị bó cứng thì hiệu quả phanh sẽ giảm do hệ số bám giảm bởibánh xe bị trượt lết đồng thời làm mất tính ổn định khi phanh

-Tóm lại, bộ điều hoà lực phanh đảm bảo cho áp suất dẫn động ra phanh trước và

phanh sau theo quan hệ gần sát với đường đặc tính lý tưởng, làm cho cơ cấu phanh không

bị bó cứng, do đó tăng được hiệu quả phanh

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

Sau khoảng thời gian thực hiện tiểu luận Động lực học ô tô với đề tài: “Động lựchọc chuyển động thẳng của ô tô” Tiểu luận được hoàn thành và cơ bản đạt được yêu cầuXây dựng phương trình xác định gia tốc chuyển động cực đại khi phanh của xe ô tô có 2cầu và hệ thống phanh đặt trên cả 2 cầu khi xe chạy trên đường bằng và đường nghiêngvới góc ngheeng φ Phân tích ảnh hưởng của trọng tâm ô tô đến gia tốc tăng tốc cực đạicủa ô tô trong trường hợp ô tô có cầu trước chủ động, cầu sau chủ động, hai cầu chủđộng Phân tích tối ưu truyền lực và phân phối lực phanh

Ngoài ra, trong quá trình nghiên cứu còn giúp nhóm củng cố và nâng cao kiến thức

về tài liệu chuyên ngành, các lực chi tiết trong hệ thống của ô tô

Bên cạnh đó, trong quá trình thực hiện tiểu luận, nhóm chúng tôi không tránh khỏinhững thiếu sót Nhóm chúng tôi kính mong thầy bộ môn hỗ trợ sửa lỗi để nhóm làm tốthơn