(TIỂU LUẬN) bài tập lớn lý THUYẾT ô tô đề tài tìm HIỂU XE ô tô TOYOTA CAMRY 3 5q 2011

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ- mg : trọng lượng của xe trong trường hợp không tải.. - mg: trọng lượng xe trong trường hợp không tải.- Fz1: phản lực của mặt đường tá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

Giảng viên hướng dẫn: TS TRẦN HỮU NHÂN

Thành phố Hồ Chí Minh – 2021

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

BÁO CÁO KẾT QUẢ LÀM VIỆC NHÓM VÀ BẢNG ĐIỂM

Môn: LÝ THUYẾT Ô TÔ (MSMH: TR2021)

Họ và tên nhóm trưởng: Tô Nguyễn Trường Toàn, Số ĐT: 0905772612 Email: toan.toaek19@hcmut.edu.vn

Nhận xét của GV:

GIẢNG VIÊN NHÓM TRƯỞNG (Ký và ghi rõ họ, tên) (Ký và ghi rõ họ,

tên)

Tô Nguyễn Trường Toàn

MỤC LỤC

Trang

PHẦN 1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT YÊU CẦU 3

PHẦN 2 NỘI DUNG TÍNH TOÁN 6

1 Tình toán kiểm tra động học 6

1.1 Trường hợp xe không tải 6

1.1.1 Xác định tọa độ trọng tâm xe 6

1.1.2 Tính ổn định dọc của ô tô 7

1.1.3 Bán kính quay vòng 12

1.1.4 Tính ổn định ngang của ô tô 13

1.2 Trường hợp xe toàn tải 19

1.2.1 Xác định tọa độ trọng tâm xe 19

1.2.2 Tính ổn định dọc của ô tô 20

1.2.3 Bán kính quay vòng 25

1.2.4 Tính ổn định ngang của ô tô 26

2 Tính toán kiểm tra động lực học 31

2.1 Tính toán động lực kéo của động cơ 31

2.1.1 Thông số hệ thống động lực học 31

2.1.2 Mô hình toán học cho hệ thống độc lực học 32

2.1.3 Tính toán động cơ 33

Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ 34

Đồ thị lực kéo theo từng tay số 37

2.2 Tính toán kiểm tra động lực học phanh 37

Page 1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

2.2.1 Trường hợp xe không tải 39

2.2.2 Trường hợp xe toàn tải 40

2.2.3 Gia tốc khi phanh xe 40

2.2.4 Thời gian phanh 40

2.2.5 Quãng đường phanh 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

Page 2

PHẦN 1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT YÊU CẦU

xe trước/sau (không tải)

xe trước/sau (toàn tải)

16 Khả năng chịu tải lớn nhất cầu kg - Lên trục trước:

trước và sau - Lên trục giữa, sau

III Thông số khai thác, vận hành

Page 3

19 Tiêu hao nhiên liệu ở vận tốc lít/100km 10.9

trung bình 60 km/h

20 Dự trữ hành trình ở vận tốc km

bình quân 60 km/h

IV Thông số động cơ

23 Loại nhiên liệu, số kỳ, số xy Xăng, 4 kỳ, 6 xylanh sắp

trước 4x2Hộp số phụ:

34 Số tay số, tỉ số truyền ở từng

tay số

35 Trục các đăng

Page 4

Trợ lực thủy lực, loại cơ

Page 5

PHẦN 2 NỘI DUNG TÍNH TOÁN

1 Tính toán kiểm tra động học

1.1 Trường hợp xe không tải (m=1570 kg)

Các thông số của xe

- Chiều dài cơ sở: L=2775 (mm).

- Phân bố tải trọng lên cầu trước/sau: 800 /770(kg).

- Vệt bánh xe trước/sau: 1575/1565(mm).

- Chiều cao trọng tâm xe: h=495(mm).

- Hệ số ma sát giữa bánh xe với mặt đường: µ=0,8.

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

- mg : trọng lượng của xe trong trường hợp không tải

- F z 1 : phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe trước.

- F z 2 : phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh sau trước.

- a1 : khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước.

- a2 : khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau.

a. Góc giới hạn khi ô tô quay đầu lên dốc

Sơ đồ phân tích lực xe đứng yên, quay đầu lên dốc, phanh bánh

trước (trường hợp không tải)

Page 7

Trong đó:

- mg: trọng lượng của xe trong trường hợp không tải

- Fz1: phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe trước

- Fz2: phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe sau

- Fx1: lực phanh tác dụng lên bánh xe trước

- a1: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước

- a2: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

 Fx1 = 12 mgsinϕ (1)

∑ ⃗⃗Fz=0 => 2Fz1 + 2Fz2 – mgcosϕ = 0

 2Fz1 = mgcosϕ - 2Fz2 (2)

∑ M y /C =0=> 2F z2a2 – 2Fz1a1 – 2Fx1h = 0 (3)

Thế (1), (2) vào (3) => 2Fz2a2 – (mgcosϕ - 2Fz2)a1 – mghsinϕ = 0

 2LFz2 – mga1cosϕ - mghsinϕ = 0

Từ hai kết quả trên, ta chọn góc giới hạn theo điều kiện trượt là: ϕM = 19,63°

b Góc giới hạn khi ô tô quay đầu xuống dốc

Sơ đồ phân tích lực xe đứng yên, quay đầu xuống dốc, phanh bánh trước(trường hợp toàn tải)

Trong đó:

Page 10

- mg: trọng lượng xe trong trường hợp không tải.

- Fz1: phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe trước

- Fz2: phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh sau trước

- Fx1: lực phanh tác dụng lên bánh xe trước

- a1: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước

- a2: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau

Thế (1), (2) vào (3) => 2Fz2a2 – (mgcosϕ - 2Fz2)a1 + mghsinϕ = 0

 2LFz2 – mga1cosϕ + mghsinϕ = 0

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Dựa vào sơ đồ ta có:

Trong đó

- R max : bán kính ngoài vòng quay nhỏ nhất (mm)

- R min : bán kính trong vòng quay nhỏ nhất (mm)

- W : chiều rộng tổng thể (mm)

- l: chiều dài cơ sở (mm).

- g: chiều dài đầu xe (mm)

Rmax =√(R min +W )2 +(l+g)2

Không gian cần thiết để quay là :

∆ R=Rmax −R min =8226,93−5500=2 726,93(mm)

1.1.4 Tính ổn định ngang của ô tô

a Ổn định ngang khi xe đứng yên trên đường nghiêng ngang

Page 13

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Vậy góc giới hạn để xe đứng yên ở trường hợp không tải trên đường nghiêng ngang là

Góc ổn định tĩnh ngang của xe khi không tải không nhỏ hơn 30 ° đối với xe khối lượng toàn bộ không lớn hơn 1,2 lần khối lượng bản thân

Page 15

38,66 °

b Ổn định ngang khi xe chuyển động trên đường bằng, xe chuyển động thẳng đều

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Giả sử xe đang quay vòng tối đa về bên trái theo hình vẽ

Ta có: Gia tốc hướng tâm: a ht= v2

Page 17

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

1.2 Trường hợp xe toàn tải (m=2050 kg )

Các thông số của xe

- Chiều dài cơ sở: L=2775 (mm).

- Phân bố tải trọng lên cấu trước/sau: 1120/930(kg).

- Vệt bánh xe trước/sau: 1575/1565(mm).

- Chiều cao trọng tâm xe: h=615(mm).

- Hệ số ma sát giữa bánh xe với mặt đường: µ=0,8.

- Gia tốc trọng trường: g=9,81(m/s2).

1.2.1 Xác định toạ độ trọng tâm xe

Sơ đồ phân tích lực trường hợp xe đứng yên (toàn tải)

Trong đó

- mg : trọng lượng của xe trong trường hợp toàn tải

- F z 1 : phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe trước.

- F z 2 : phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh sau trước.

- a1 : khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước.

- a2 : khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau.

Page 19

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

a Góc giới hạn khi ô tô quay đầu lên dốc

Sơ đồ phân tích lực xe đứng yên, quay đầu lên dốc, phanh bánh

trước (trường hợp toàn tải)

Page 20

Trong đó:

- mg: trọng lượng của xe trong trường hợp toàn tải

- Fz1: phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe trước

- Fz2: phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh sau trước

- Fx1: lực phanh tác dụng lên bánh xe trước

- a1: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước

- a2: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

∑ ⃗⃗Fz=0 => 2F z1 + 2Fz2 – mgcosϕ = 0

 2Fz1 = mgcosϕ - 2Fz2 (2)

∑ M y /C =0=> 2F z2a2 – 2Fz1a1 – 2Fx1h = 0 (3)

Thế (1), (2) vào (3) => 2Fz2a2 – (mgcosϕ - 2Fz2)a1 – mghsinϕ = 0

 2LFz2 – mga1cosϕ - mghsinϕ = 0

L+ μh

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Theo điều kiện lật : xe bắt đầu lật khi Fz1 = 0

=> 12mga L2 cosϕM - 12mg h LsinϕM = 0

 a L2 cosϕM - h LsinϕM = 0

 tan ϕM = a h2

 ϕM = arctana h2 = arctan1516615 ≈ 67,92°

Từ hai kết quả trên, ta chọn góc giới hạn theo điều kiện trượt là: ϕM = 20,37°

"Trong điều kiện đầy tải và đường khô, khi chuyển động theo chiền tiến xe phảivượt được dốc có độ dốc 20% (12% đối với xe khách nối toa) Khi thử vượtdốc, động cơ và hệ thống truyền lực phải hoạt động bình thường "1

¿ > ¿ Do đó 20,37 ° thỏa QCVN 09:2015

b Góc giới hạn khi ô tô quay đầu xuống dốc

Sơ đồ phân tích lực xe đứng yên, quay đầu xuống dốc, phanh bánh trước(trường hợp toàn tải)

1 QCVN 09:2015/BGTVT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường

đối với xe ô tô Truy cập từ https://www.mt.gov.vn/Images/FileVanBan/_QCVN09.signed.pdf

Page 23

Trong đó:

- mg: trọng lượng xe trong trường hợp toàn tải

- Fz1: phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe trước

- Fz2: phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh sau trước

- Fx1: lực phanh tác dụng lên bánh xe trước

- a1: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước

- a2: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

∑ ⃗⃗Fz=0 => 2F z1 + 2Fz2 - mgcosϕ = 0

 2Fz1 = mgcosϕ – 2Fz2 (2)

∑ M y /C =0=> 2F z2a2 – 2Fz1a1 + 2Fx1h = 0 (3)

Thế (1), (2) vào (3) => 2Fz2a2 – (mgcosϕ - 2Fz2)a1 + mghsinϕ = 0

 2LFz2 – mga1cosϕ + mghsinϕ = 0

L

 tanϕM =

μ a2L−μh

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Theo điều kiện lật : xe bắt đầu lật khi Fz2 = 0

Bán kính quay vòng không phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm xe, cho nên xe ở chế

độ không tải hay toàn tải đều có chung một giá trị bán kính ngoài vòng quaynhỏ nhất và không gian cần thiết để quay Do đó theo mục 1.1.3:

R max =8226,93(mm)

∆ R=2726,93(mm)

1.2.4 Tính ổn định ngang của ô tô

a Ổn định ngang khi xe đứng yên trên đường nghiêng ngang

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ ( 1)= ¿ 2 μF z1+2 μ F z2=mg sin ϕ

Vậy góc giới hạn để xe đứng yên ở trường hợp toàn tải trên đường nghiêng ngang là

Ta rút ra, để tăng khả năng ổn định thì xe cần có bề rộng b2 lớn hơn và chiều caotọa độ trọng tâm h nhỏ hơn

b Ổn định ngang khi xe chuyển động trên đường bằng, xe chuyển động thẳng đều

Page 28

38,66 °

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Giả sử xe đang quay vòng tối đa về bên trái theo hình vẽ

Ta có: Gia tốc hướng tâm: a ht= v2

b1 +b2

Page 30

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

2 Tính toán kiểm tra động lực học

2.1Tính toán động lực học kéo của động cơ

2.1.2 Mô hình toán học cho hệ thống động lực học

Biểu thức công suất động cơ:

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

- P e: công suất động cơ

- P w: công suất tại bánh xe chủ động

Biểu thức tốc độ góc của bánh xe chủ động theo tốc độ động cơ:

ωe

= ¿ω = ωw

Page 33

2.1.3 Tính toán cho động cơ

Công suất động cơ cực đại tại số vòng quay: P M =206,78 kW tại ω M =6200rpm hay

Page 34

Pe =0,3185 ω e+ 4,9054 10−4 P2 ω2e−7,5553.10−7 P3 ω3e (11)

T e=0,3185+4,9054 10− 4 ω e−7,5553.10−7 P3 ω2e ( 12 )

Từ biểu thức (11) và (12) ta xây dựng được đồ thị đường đặc tính ngoài

của động cơ

Hình 1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ.

Xét vùng làm việc hiệu quả của động cơ theo công suất trong khoảng từ 0,9P M

Chọn tốc độ cực tiểu của động cơ là ω emin =1000(rpm)=104,72(rad / s).

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

 Diện tích cản chính diện: (m2 )

A = 0,97.B0.H0 = 0,97.1,82.1,48 = 2,612792 (m2 )

Froll là lực cản lăn: Froll = mg f 0

 Xét trường hợp xe đầy tải: mg = 2050.9,81 = 20110,5 (N)

 Hệ số cản lăn: f 0 = 0,025

 Fk = 502,7625 + 0,7316v2

Từ phương trình trên ta vẽ được đồ thị cân bằng lực kéo:

Hình 2: Đồ thị cân bằng lực kéo.

2.2Tính toán kiểm tra động lực học phanh

Giả sử xe phanh với gia tốc a không đổi

Page 37

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Trong đó

- mg : trọng lượng của xe

- F z 1 : phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe trước.

- F z 2 : phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe sau.

- F x 1 : lực phanh ở bánh trước.

- F x 2 : lực phanh ở bánh sau.

- a1 : khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước.

- a2 : khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau.

- l : chiều dài cơ sở Với l=a1+ a2

- h : khoảng cách từ trọng tâm xe đến mặt đường

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

2.2.3 Gia tốc khi phanh xe

Ta có : F x ≤ μ F z≤ ¿ ma≤ μmg

¿> a M =μg=0,8.9,81=7,848 m/s2

2.2.4 Thời gian phanh

Ta có : Thời gian phanh từ 50km/h về 0km/h

2.2.5 Quãng đường phanh

Ta có : Quãng đường phanh từ 50km/h về 0km/h

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Page 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Reza N Jazar, Vehicle Dynmics: Theory and Application

2 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với xe ô tô (QCVN 09:2015/BGTVT)

Page 43