(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012

(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012(Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật Ô tô) Nghiên cứu động học và động lực học xe Hyundai Santafe 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật ô tô Tên đề tài NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC XE HYUNDAI SANTAFE 2012 SVTH : NGUYỄN MINH THẮNG MSSV : 17145361 SVTH : NGHIÊM VĂN LINH MSSV : 17145316 GVHD : MSc ĐẶNG QUÝ Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành đồ án kết thúc khóa học, với tình cảm chân thành, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chính Minh tạo điều kiện cho chúng em có mơi trường học tập, rèn luyện, hồn thiện thân đường học vấn mình Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy khoa Cơ Khí Động Lực truyền đạt những học quý giá, định hướng cho mỗi sinh viên khoa đường nghiệp sau Những tâm huyết, tận tuỵ thầy cô nhằm thắp lên lửa đam mê mỗi sinh viên, làm hành trang cho mỗi người bước vào đời Một lần nữa chúng em xin cảm ơn kính chúc sức khỏe tới tất thầy cô trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh nói riêng tất thầy làm nghề giáo nói chung sẽ ngày tôn vinh thành công nhiều sống Trong lần thực đồ án tốt nghiệp này, với khoảng thời gian ba tháng không ngắn cũng khơng q dài để chúng em hồn thành hết nhiệm vụ Hơn hết chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Msc Đặng Quý tư vấn, cung cấp tài liệu, chọn đề tài, tận tình giảng dạy, theo dõi kiểm tra từng bước trình làm Lần thực đề tài lớn thì chúng em gặp khơng những vấn đề khó khăn vướng mắc cũng vượt qua nhờ hướng dẫn thầy Cuối cùng chúng em xin gửi lời biết ơn trân trọng tới gia đình, cha mẹ sinh nuôi dạy tạo tất điều kiện cho chúng em học tập, hoàn thành chương trình đại học khoá luận tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn ! Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng năm 2021 Sinh viên thực Nguyễn Minh Thắng Nghiêm Văn Linh i TÓM TẮT Thầy MSc Đặng Qúy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh có nghiên cứu xây dựng giáo trình “ Lý thuyết ô tô “ cho thấy kết việc nghiên cứu động học động lực học xe Qua đó, nhờ hướng dẫn tận tình thầy, nhóm chúng em sẽ thực tính tốn, lựa chọn thơng số xe tô du lịch cho phù hợp giáo trình “ Lý thuyết ô tô “ để nghiên cứu động học động lực học xe Hyundai Santafe 2012 Nội dung đề tài bao gồm: - Tính tốn xây dựng đường đặc tính động - Khảo sát cân lực kéo , cân cơng suất đặc tính động lưc học xe - Tính tốn tính ổn định xe - Khảo sát quay vòng xe Phương pháp nghiên cứu: - Kế thừa những sở lý thuyết nghiên cứu sách “ Lý thuyết ô tô ” thầy MSc Đặng Qúy động học động lực học xe - Sử dụng tài liệu kỹ thuật , tài liệu tham khảo liên quan động học động lực học xe - Sử dụng phần mềm Matlap Excel để thiết lập phương trình tính toán sử lý số liệu động học động lực học xe - Dựa vào những kết quả, số liệu tính tốn để đưa kết luận đặc tính động học động lực học xe Hyundai Santafe 2012 ii MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN .i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 MỞ ĐẦU 1.1.1 Đặt vấn đề 1.1.2 Giới hạn đề tài 1.1.3 Mục tiêu đề tài .2 1.1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.1.5 Đối tượng nghiên cứu .3 1.1.6 Ký hiệu đơn vị đo 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT XE HYUNDAI SANTAFE 2012 1.2.1 Giới thiệu chung xe Hyundai Santafe 2012 1.2.2 Hình dáng, thơng số kỹ thuật xe Hyundai Santafe 2012 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI ĐỘNG CƠ 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI ĐỘNG CƠ 2.1.1 Giới thiệu đường đặc tính ngồi động 2.1.2 Đối với động xăng 2.1.3 Phân tích đồ thị đặc tính 2.2 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI CỦA ĐỘNG CƠ XE HYUNDAI SANTAFE 2012 CHƯƠNG TÍNH TỐN KIỂM TRA CÂN BẰNG LỰC KÉO, CÂN BẰNG CƠNG SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE 12 iii 3.1 XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM CỦA XE 12 3.1.1 Xác định tọa độ trọng tâm phương pháp cân 12 3.1.2 Xác định trọng tâm ô tô phương pháp lý thuyết .14 3.1.3 Xác định trọng tâm ô tô phương pháp kinh nghiệm 16 3.2 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN XE TRONG TRƯỜNG HỢP CHUYỂN ĐỘNG TỔNG QUÁT .17 3.2.1 Lực kéo tiếp tuyến Fk[N] 18 3.2.2 Lực cản lăn Ff [N] 18 3.2.3 Mômen cản lăn Mf [N.m] .19 3.2.4 Lực cản lên dốc Fi [N] 19 3.2.5 Lực cản khơng khí Fω [N] 20 3.2.6 Lực cản quán tính FJ [N] 21 3.3 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO 23 3.3.1 Cân lực kéo ô tô .23 3.3.2 Tính tốn thông số cho đồ thị cân lực kéo 24 3.4 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 35 3.4.1 Phương trình cân công suất 35 3.4.2 Phương pháp xây dựng đồ thị 35 3.5 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC 43 3.5.1 Đặc tính động lực học ô tô .43 3.5.2 Phương pháp xây dựng đồ thị 43 3.5.3 Xác định vận tốc lớn ô tô 48 3.5.4 Xác định độ dốc lớn mà xe vượt qua .48 3.5.5 Xác định tăng tốc ô tô 49 3.5.6 Xác định thời gian tăng tốc ôtô 52 3.5.7 Xác định quãng đường tăng tốc ôtô 56 CHƯƠNG TÍNH TỐN KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE 60 4.1 TÍNH ỔN ĐỊNH DỌC CỦA XE 60 iv 4.1.1 Tính ổn định dọc tĩnh .60 4.1.2 Tính ổn định dọc động 63 4.2 TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA XE .72 4.2.1 Tính ổn định xe chuyển động thẳng đường nghiên ngang 72 4.2.2 Tính ổn định xe chuyển động quay vòng 76 CHƯƠNG TÍNH TỐN KIỂM TRA QUAY VỊNG CỦA XE .88 5.1 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VỊNG CỦA Ơ TƠ 88 5.1.1 Động học quay vòng của xe Hyundai Santafe 88 5.1.2 Động lực học quay vòng xe Hyundai Santafe 93 5.2 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN ĐỂ XE QUAY VÒNG ỔN ĐỊNH TRÊN CÁC LOẠI ĐƯỜNG KHÁC NHAU .97 5.2.1 Trường hợp xe quay vòng đường nhựa bê tông khô ( chọn φy = 0,9) 97 5.2.2 Trường hợp xe quay vòng đường nhựa bê tông ướt ( chọn φy = 0,55) 99 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 102 6.1 KẾT LUẬN 102 6.2 ĐỀ NGHỊ .103 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Xe Hyundai Santafe 2012 .4 Hình 1.2: Tuyến hình xe Hyundai Santafe 2012 Hình 2.1: Đường đặc tính ngồi động xăng .7 Hình 2.2: Đồ thị đặc tính ngồi động xe Hyundai Santafe .11 Hình 3.1: Xác định tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc .12 Hình 3.2: Xác định tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều cao .13 Hình 3.3: Sơ đồ phân bố khoảng cách theo chiều ngang khối lượng đến cầu trước ô tô đầy tải .15 Hình 3.4: Sơ đồ độ cao trọng tâm phận xe 15 Hình 3.5: Sơ đồ lực moment tác dụng lên ô tô chuyển động tăng tốc lên dốc .17 Hình 3.6: Đồ thị cân lực kéo theo từng tay số .34 Hình 3.7: Đồ thị cân công suất theo từng tay số 42 Hình 3.8: Đồ thị đặc tính động lực học theo từng tay số 48 Hình 3.9: Đồ thị gia tốc ô tô 52 Hình 3.10: Đồ thị gia tốc ngược đồ thị thời gian tăng tốc .53 Hình 3.11: Đồ thị gia tốc ngược xe 56 Hình 3.12: Đồ thị quãng đường tăng tốc 57 Hình 3.13: Đồ thị thời gian quãng đường tăng tốc xe chuyển số 59 Hình 4.1: Sơ đồ lực moment tác dụng lên ô tô đứng yên quay đầu lên dốc 60 Hình 4.2: Sơ đồ lực moment tác dụng lên ô tô đứng yên quay đầu xuống dốc 61 Hình 4.3: Sơ đồ lực momen tác dụng lên ô tô chuyển động lên dốc 63 Hình 4.4: Sơ đồ xe chuyển động ổn định lên dốc không kéo móc .64 Hình 4.5: Đồ thị thể tính trượt lật đổ tơ chuyển động lên dốc 66 Hình 4.6: Đồ thị thể tính lật đổ tơ chuyển động xuống dốc 67 Hình 4.7: Xe chuyển động ổn định với vận tốc cao đường nằm ngang 69 Hình 4.8: Đồ thị thể tính lật đổ tơ chuyển động thẳng với vận tốc cao 71 Hình 4.9: Xe chuyển động thẳng đường nghiêng ngang .72 vi Hình 4.10: Đồ thị thể tính trượt lật đổ tô chuyển động thẳng đường nghiêng ngang .75 Hình 4.11: Sơ đồ momen lực tác dụng lên tơ quay vịng đường nghiêng ngang .77 Hình 4.12: Đồ thị thể vận tốc nguy hiểm ô tô trượt lật đổ quay vịng đường nghiêng ngang ngồi 80 Hình 4.13: Đồ thị thể vận tốc nguy hiểm ô tơ quay vịng đường nghiêng ngang vào 81 Hình 4.14: Đồ thị thể vận tốc nguy hiểm ô tô trượt lật đổ quay vòng đường nghiêng ngang vào 83 Hình 4.15: Sơ đồ momen lực tác dụng lên tơ quay vịng đường nằm ngang 84 Hình 4.16: Đồ thị thể vận tốc trượt lật đổ nguy hiểm ô tô quay vòng đường nằm ngang 86 Hình 5.1: Sơ đồ động học quay vịng xe Hyundai Santafe bỏ qua biến dạng ngang .88 Hình 5.2: Đồ thị lý thuyết thực tế mối quan hệ giữa góc quay vịng hai bánh xe dẫn hướng 89 Hình 5.3: Sơ đồ động học quay vịng xe Hyundai Santafe có hai bánh dẫn hướng phía trước 90 Hình 5.4: Đồ thị gia tốc quay vịng ô tô 93 Hình 5.5: Sơ đồ động lực học quay vịng xe Hyundai Santafe có hai bánh dẫn hướng phía trước 94 Hình 5.6: Đồ thị thể lực quán tính theo tốc độ quay vòng 96 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: ký hiệu đơn vị đo .3 Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật xe Hyundai Santafe 2012 Bảng 2.1: Bảng giá trị công suất momen động theo số vòng quay trục khuỷu 10 Bảng 3.1: Thông số khoảng cách thành phần khối lượng chi tiết xe đến cầu trước 16 Bảng 3.2: Hệ số cản diện tích cản khơng khí 21 Bảng 3.3: Bảng giá trị vận tốc v lực kéo Fk từng tay số 1, 2, 25 Bảng 3.4: Bảng giá trị vận tốc v lực kéo Fk từng tay số 4, 5, 26 Bảng 3.5: Bảng giá trị hệ số cản lăn ứng với từng loại đường .27 Bảng 3.6: Bảng giá trị hệ số cản f lăn ứng với tốc độ v1, v2, v3 27 Bảng 3.7: Bảng giá trị hệ số cản lăn f ứng với tốc độ v4, v5, v6 28 Bảng 3.8: Bảng giá trị lực cản lăn Ff ứng với tốc độ v1, v2, v3 28 Bảng 3.9: Bảng giá trị lực cản lăn Ff ứng với tốc độ v4, v5, v6 .29 Bảng 3.10: Bảng giá trị lực cản khơng khí Fω theo từng tốc độ v1 ,v2, v3 30 Bảng 3.11: Bảng giá trị lực cản khơng khí Fω theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 30 Bảng 3.12: Bảng giá trị lực cản tổng cộng FΨ theo từng tốc độ v1,v2, v3 31 Bảng 3.13: Bảng giá trị lực cản tổng cộng FΨ theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 32 Bảng 3.14: Bảng giá trị lực bám Fφ theo từng tốc độ 32 Bảng 3.15: Bảng giá trị PK Pe theo từng tốc độ v1, v2 36 Bảng 3.16: Bảng giá trị PK Pe theo từng tốc độ v3, v4 37 Bảng 3.17: Bảng giá trị PK Pe theo từng tốc độ v5, v6 37 Bảng 3.18: Bảng giá trị Pf theo từng tốc độ v1 ,v2, v3 38 Bảng 3.19: Bảng giá trị Pf theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 38 Bảng 3.20: Bảng giá trị Pω theo từng tốc độ v1 ,v2, v3 39 Bảng 3.21: Bảng giá trị Pω theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 40 Bảng 3.22: Bảng giá trị Pψ theo từng tốc độ v1 ,v2, v3 40 viii Bảng 3.23: Bảng giá trị Pψ theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 41 Bảng 3.24: Bảng giá trị động lực học D theo từng tốc độ v1 ,v2, v3 44 Bảng 3.25: Bảng giá trị động lực học D theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 44 Bảng 3.26: Bảng giá trị f theo từng tốc độ v1 ,v2, v3 45 Bảng 3.27: Bảng giá trị f theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 45 Bảng 3.28: Bảng giá trị Dφ theo từng tốc độ v1 ,v2, v3 46 Bảng 3.29: Bảng giá trị Dφ theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 47 Bảng 3.30: Bảng giá trị góc dốc theo từng tay số đạt .49 Bảng 3.31: Bảng giá trị δi theo từng tay số 50 Bảng 3.32: Bảng giá trị j theo từng tốc độ v1 ,v2, v3 50 Bảng 3.33: Bảng giá trị j theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 51 Bảng 3.34: Bảng giá trị gia tốc ngược theo từng tốc độ v1,v2, v3 54 Bảng 3.35: Bảng giá trị gia tốc ngược theo từng tốc độ v4 ,v5, v6 55 Bảng 3.36: Bảng độ giảm vận tốc xe sang số 56 Bảng 3.37: Bảng thời gian quãng đường tăng tốc xe chuyển số 57 Bảng 4.1: Bảng giá trị phản lực, lực kéo, lực bám theo góc dốc xe chuyển động lên xuống dốc 65 Bảng 4.2: Bảng giá trị phản lực theo vận tốc lật đổ xe chuyển động đương thẳng với vận tốc lớn 69 Bảng 4.3: Bảng giá trị phản lực lực bám theo góc dốc xe chuyển động thẳng đường ngang .74 Bảng 4.4: Bảng giá trị vận tốc giới hạn quay vịng với góc nghiêng ngang 79 Bảng 4.5: Bảng giá trị vận tốc giới hạn quay vịng với góc nghiêng ngang vào 82 Bảng 4.6: Bảng giá trị vận tốc giới hạn quay vịng theo bán kính quay vịng đường nằm ngang .85 Bảng 5.1: Bảng giá trị gia tốc tiếp tuyến hướng tâm theo vận tốc quay vòng 92 Bảng 5.2: Bảng giá trị lực qn tính theo tốc độ quay vịng 96 ix - : Gia tốc góc xe quay vịng quanh điểm O - : Góc tạo OT OF (F tâm cầu sau) - jh : Gia tốc hướng tâm trọng tâm T - jt : Gia tốc tiếp tuyến trọng tâm T - jx : Gia tốc hướng theo trục dọc xe trọng tâm T - jy : Gia tốc hướng theo trục ngang xe trọng tâm T Xét trường hợp xe quay vòng với vận tốc chuyển động v = m/s Từ hình 5.3 ta tính bán kính quay vịng R xe Bán kính quay vịng khoảng cách từ tâm quay vòng đến trục dọc xe: 𝑅= L tgα (5.2) Với R = 5,5 (m) bán kính quay vịng tối thiểu xe (cho trước thông số kỹ thuật) tgα = L R 2,7 = 0,49 => α = 26° 5,5 = Vận tốc góc xe quay vịng  tính: ω = v v = tgα = tg(26°) = 0,903 (rad/s) R L 2,7 (5.3) Gia tốc góc xe quay vịng  xác định:  = dω tgα dv v dα = + dt L dt L cos α dt (5.4) Từ sơ đồ hình 5.3, ta có: cosα = R (5.5) √L2 + R2 => cosα = 5,5 √2,72 + 5,52 = 0,898 Thay giá trị (5.5) (5.2) vào (5.4), ta có: dv v (L2 + R2 ) dα ]  = [ + R dt L R dt (5.6) Hai thành phần gia tốc trọng tâm T xe quay vòng jx jy xác định sau: 91 Như ta biết: jh = ω2.ρ j𝑡 = ε.ρ ; (5.7) Chiếu jh jt lên trục dọc trục ngang xe, sau tổng hợp vectơ gia tốc thành phần lại, ta có : jx = jt cosβ – jh sinβ = ε.ρ.cosβ – ω2.ρ.sinβ (5.8) jy = jt sinβ + jh cosβ = ε.ρ.sinβ + ω2.ρ.cosβ (5.9) Mặt khác theo hình 5.3 ta lại có: ρ.cosβ = R ρ.sinβ = b ; (5.10) Thay (5.7), (5.6) (5.10) vào (5.8) (5.9) ta nhận được: dv v (L2 + R2 ) dα v b jx = + – dt L R dt R (5.11) dv v (L2 + R2 ) dα b v2 ] + jy = [ + dt L R dt R R (5.12) dv Trong trường hợp ô tô chuyển động ( dt = 0) theo quỹ đạo đường trịn dα góc quay vịng bánh xe dẫn hướng sẽ khơng đổi α = const ( dt = 0) Xét trường hợp xe chạy với vận tốc v = (m/s) bán kính quay vịng R = 5,5 (m), nên ta có: jx = – jy = v2 b R2min v2 Rmin = =– 52 5,5 1,486 5,5 =–1,23 (𝑚/s2 ) = 4,55 (m/s2 ) Ơ tơ quay vòng dải vận tốc cho phép từ (km/h) đến 35 (km/h), ta có bảng sau Bảng 5.1: Bảng giá trị gia tốc tiếp tuyến hướng tâm theo vận tốc quay vòng v (km/h) v (m/s) jx(m/s²) jy(m/s²) 1.388889 -0.091827 0.3507295 10 2.777778 -0.379043 1.4029181 15 4.166667 -0.852847 3.1565657 20 5.555556 -1.516172 5.6116723 92 v (km/h) v (m/s) jx(m/s²) jy(m/s²) 25 6.944444 -2.369018 8.7682379 30 8.333333 -3.411386 12.626263 35 9.722222 -4.643276 17.185746 Hình 5.4: Đồ thị gia tốc quay vịng tơ 5.1.2 Động lực học quay vòng xe Hyundai Santafe Ở phần ta nghiêng cứu động học quay vịng tơ chưa kể đến ảnh hưởng độ đàn hồi ngang lốp Trong thực tế sử dụng, độ đàn hồi ngang lốp ảnh hưởng đến tính quay vịng độ an tồn chuyển động tơ Chúng ta sẽ xét động lực học quay vịng tơ bỏ qua biến dạng ngang bánh xe theo sơ đồ hình 5.5 Trước hết xét trường hợp: Xe có cầu trước chủ động, quay vịng đường có độ dốc (α ≠ 0) vận tốc khơng phải số (j ≠ 0) 93 Hình 5.5: Sơ đồ động lực học quay vòng xe Hyundai Santafe có hai bánh dẫn hướng phía trước Ý nghĩa ký hiệu hình 5.5 sau: - Fjl : Lực quán tính ly tâm tác dụng trọng tâm T xe - Fjlx , Fjly : Hai thành phần lực Fjl theo trục dọc trục ngang xe - Ybi : Các phản lực ngang tác dụng bánh xe - Fki : Các lực kéo bánh xe - Ffi : Các lực cản lăn - Fi : Lực cản lên dốc - Fω : Lực cản khơng khí - Fj : Lực cản qn tính - J𝑧 ε: Mơmen quán tính tác dụng lên xe xung quanh trục đứng Tz Để xe quay vòng ổn định xe khơng bị trượt khỏi quỹ đạo cong đường điều kiện cần đủ là: Tổng tất lực tác dụng lên xe theo chiều trục Tx chiều trục Ty phải không , đồng thời tổng mômen tác dụng lên xe xung quanh trục đứng Tz qua trọng tâm xe phải không Tức là: Phương trình cân lực theo chiều trục TX : 94 ∑ Xi = (5.13) Phương trình cân lực theo chiều trục TY : ∑ Yi = (5.14) Phương trình cân mômen xung quanh trục thẳng đứng TZ : ∑ Miz = (5.15) Dựa vào lực mômen tác dụng lên xe hình 5.5, sẽ viết dạng khai triển phương trình (5.13); (5.14); (5.15) Khi xe quay vịng, lực qn tính ly tâm lực chủ yếu làm cho xe chuyển động không ổn định nguyên nhân gây nên nghiêng ngang thùng xe làm lật đổ xe Bởi vậy, sẽ tính cụ thể độ lớn nó: 2 Fjl = √Fjlx + Fjly Fjlx = m jx = Fjly (5.16) G dv v (L2 + R2 ) dα v b [ + − ] g dt L R dt R (5.17) G dv v (L2 + R2 ) dα {[ + ] b + v2 } = m jy = g R dt L R dt dv Trong trường hợp ô tô chuyển động ( dt (5.18) = 0) theo quỹ đạo đường trịn dα góc quay vịng bánh xe dẫn hướng sẽ không đổi α = const ( dt = 0) Xét trường hợp xe chạy với vận tốc v = (m/s) bán kính quay vịng R = 5.5 (m), nên ta có: Fjlx = – Fjly G b v 19970.1,486 52 = – = – 2452,5 (N) 10 5,52 g R2min G v 19970 52 = = = 9077,3 (N) g R 10.5,5 Fjl = √(– 2452,5)2 + (9077,3)2 = 9402,8 (N) Ơ tơ quay vịng dải vận tốc cho phép từ (km/h) đến 35 (km/h), ta có bảng sau: Bảng giá trị Fjlx , Fjly , Fjl ứng với từng vân tốc quay vòng giới hạn khác 95 Bảng 5.2: Bảng giá trị lực quán tính theo tốc độ quay vòng v v (m/s) Fjlx (N) Fjly(N) Fjl(N) 1.388889 -189.2372 700.40685 724.014985 10 2.777778 -756.9489 2801.6274 2902.083 15 4.166667 -1703.1350 6303.6616 6529.6875 20 5.555556 -3027.7956 11206.51 11608.334 25 6.944444 -4730.9293 17510.171 18138.02 30 8.333333 -6812.5385 25214.646 26118.749 35 9.722222 -9272.6221 34319.935 35550.52 (km/h) Hình 5.6: Đồ thị thể lực quán tính theo tốc độ quay vòng Nhận xét : - Như xe quay vòng lực Fjl phụ thuộc vào : khối lượng xe, bán kính quay vịng tốc chuyển động xe Để giảm Fjl , phải giảm vận tốc 96 xe giảm khối lượng (không chở tải ), đồng thời phải tăng bán kính quay vịng xe - Trong hai thành phần Fjl , thành phần lực ngang Fjly lực chủ yếu làm cho xe chuyển động không ổn định , nguyên nhân dẫn đến lật thùng xe làm cho xe có nguy lật đổ hoàn toàn Bởi phải giảm tối đa giá trị Fjly oto quay vòng 5.2 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN ĐỂ XE QUAY VÒNG ỔN ĐỊNH TRÊN CÁC LOẠI ĐƯỜNG KHÁC NHAU Trên quang điểm động lực học :Để xe quay vòng ổn định (khơng xảy trượt ngang) phải thỏa mảng phương trình cân lực theo phương ngang Trên sở phương trình cân lực theo phương ngang, xát định vận tốc nguy hiểm mà thời điểm xe bắt đầu xảy tượng trượt ngang 5.2.1 Trường hợp xe quay vòng đường nhựa bê tông khô ( chọn 𝛗𝐲 = 𝟎, 𝟗) Lực quán tính ly tâm tác dụng lên cầu trước theo phương ngang: Theo hình 5.5: ′′ ′ Fjly1 = Yb1 cos(α1 ) + Yb1 cos(α2 ) (5.19) Vì góc α1 α2 quay vịng nhỏ nên α1 = α2 ≈ cos(α1 ) = cos(α2 ) = ′ ′′ Fjly1 = Yb1 + Yb1 = φy Z1 Ta có: Z1 = G1 = 10993 (N) Trong : - φy : Hệ số bám ngang ( chọn 0,9) - G1 : Trọng lượng phân bố xe lên cầu trước (N) - g: Gia tốc trọng trường (g = 10 m/s2 ) Nên Fjly1 = 0,9.10993= 9894 (N) Lực quán tính ly tâm tác dụng lên cầu sau theo phương ngang: ′ ′′ Fjly2 = Yb2 + Yb2 = φy Z2 Ta có: (5.20) Z2 = G2 = 8977 (N) 97 Trong : - G2 : Trọng lượng phân bố xe lên cầu sau (N) Nên Fjly2 = 0,9.8977 = 8079 (N) Để xe quay vịng khơng bị trượt ngang cần thỏa mãn điều kiện: ′ ′′ ′ ′′ Fjly < Yb1 + Yb1 + Yb2 + Yb2 = φy Z Ta có : (5.21) Z = G = m.g = 10.1997 = 19970 (N) Fjly = Fjly1 + Fjly2 = 0,9.19970 = 17973 (N) Nên Từ hình 5.5 ta có : tgβ = cosβ = Fjly Fjl b 1,486 = = 0,27 => β = 15,12° R 5,5 => Fjl = Fjly 17973 = = 18671 (𝑁) cosβ cos(15,12°) Gia tốc trọng tâm T xe hướng theo chiều trục ngang : jy = Fjly 17973 = = (m/s²) m 1997 Theo hình 5.5 ta có: sinβ = Fjlx => Fjlx = sinβ Fjl = sin(15,12°) 18671 = 4869 (N) Fjl Gia tốc trọng tâm T xe hướng theo chiều trục dọc: jx = Fjlx 4869 = = 2,44 (m/s2 ) m 1997 Vận tốc cực đại vNH xe vào đường vòng đường nhựa bê tơng khơ: Ta có: φy = 0,9 Fjly G vNH √Fjly g R = => vNH = g R G vNH = √ (5.22) Fjly g R 17973.10.5,5 =√ = 7,03(m/s) 19970 19970 Vậy vận nguy hiểm xe quay vịng đường nhựa bê tơng khơ : vNH = 7,03 (m/s) = 25,31 (km/h) 98 5.2.2 Trường hợp xe quay vịng đường nhựa bê tơng ướt ( chọn 𝛗𝐲 = 𝟎, 𝟓𝟓) Lực quán tính ly tâm tác dụng lên cầu trước theo phương ngang: Theo hình 5.5: ′′ ′ Fjly1 = Yb1 cos(α1 ) + Yb1 cos(α2 ) Vì góc α1 α2 quay vòng nhỏ nên α1 = α2 ≈ cos(α1 ) = cos(α2 ) = ′ ′′ Fjly1 = Yb1 + Yb1 = φy Z1 Z1 = G1 = 10993 (N) Ta có: Trong : - φy : Hệ số bám ngang ( chọn 0,55) - G1 : Trọng lượng phân bố xe lên cầu trước (N) - g: Gia tốc trọng trường (g = 10 m/s2 ) Fjly1 = 0,55.10993= 6046 (N) Nên Lực quán tính ly tâm tác dụng lên cầu sau theo phương ngang: ′ ′′ Fjly2 = Yb2 + Yb2 = φy Z2 Z2 = G2 = 8977 (N) Ta có Trong : - G2 : Trọng lượng phân bố xe lên cầu sau (N) Nên Fjly2 = 0,55.8977 = 4937 (N) Để xe quay vịng khơng bị trượt ngang cần thỏa mãn điều kiện: ′ ′′ ′ ′′ Fjly < Yb1 + Yb1 + Yb2 + Yb2 = φy Z Ta có : Nên Z = G = m.g = 10.1997 = 19970 (N) Fjly = Fjly1 + Fjly2 = 0,55.19970 = 10984 (N) Từ hình 5.5 ta có : tgβ = cosβ = Fjly Fjl b 1,44 = = 0,26 => β = 15,12° R 5,5 => Fjl = Fjly 10984 = = 11378 (𝑁) cosβ cos(15,12°) 99 Gia tốc trọng tâm T xe hướng theo chiều trục ngang : jy = Fj1y 10984 = = 5,5 (m/s2) m 1997 Theo hình 5.4 ta có: sinβ = Fjlx => Fjlx = sinβ Fjl = sin(15,12°) 11378 = 2968 (N) Fjl Gia tốc trọng tâm T xe hướng theo chiều trục dọc: jx = Fjlx 2968 = = 1,49 (m/s2 ) m 1997 Vận tốc cực đại vmax xe vào đường vòng đường nhựa bê tơng khơ: Ta có: φy = 0,55 Fjly vNH = √ G vNH √Fjly g R = => VNH = g R G Fjly g R 10984.10.5,5 =√ = 5,5(m/s) 19970 19970 Vậy vận tốc nguy hiểm xe quay vịng đường nhựa bê tơng khơ : v = 5,5 (m/s) = 19,8 (km/h) Tương tự cách tính tốn loại đường nhựa bê tơng ta tính vận tốc nguy hiểm vNH xe đường vòng loại đường khác ứng ới từng hệ số φy khác nhau: Đường đất khô : φy = 0,7 Đường đất ướt : φy = 0,5 Đường cát khô : φy = 0,4 Đường cát ướt : φy = 0,6 Tóm lại : Để xe chuyển động quay vịng khơng bị trượt ngang ứng với loại đường khác tài xế chạy với tốc độ tối đa cho phép vmax (km/h) < vNH (vận tốc nguy hiểm ), để đảm bảo an tồn cho xe khơng bị trượt ngang Tương ứng với loại đường ta tính vận tốcnguy hiểm vNH (km/h) xe quay vòng sau: 100 Bảng 5.3: Bảng giá trị hệ số bám ngang vận tốc nguy hiểm xe trượt ngang từng loại đường Loại đường Hệ số bám 𝐯𝐍𝐇 (km/h) 𝛗𝐲 Nhựa bê tông khô 0,9 25,31 Nhựa bê tông ướt 0,55 19,8 Đất khô 0,7 22,32 Đất ướt 0,5 18,72 cát khô 0,4 16,88 cát ướt 0,8 23,87 101 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 6.1 KẾT LUẬN Qua nhiều tuần tìm hiểu, tính tốn làm việc với dẫn tận tình, chu đáo thầy GVC.MSc.Đặng Quý, chúng em tìm hiểu tính động học, động lực học ô tô Hyundai Santafe 2012, biết đặc tính cũng thơng số kỹ thuật làm sở cho việc sử dụng có hiểu vào q trình tính tốn, khảo sát chuyển động ô tô loại đường điều kiện chuyển động khác Chúng em xây dựng sở lý thuyết tính tơ như: đặc tính động lực học, lực kéo, công suất kéo, lực cản công suất chúng Xây dựng đồ thị đường đặc tính ngồi, đồ thị cân lực kéo, cần cơng suất, đặc tính động lực học xe Hyundai Santafe 2012 Từ xác định vận tốc cực đại, momen cực đại, công suất cực đại xe có phù hợp với vận tốc, momen, cơng suất mà nhà sản xuất đưa hay khơng Đánh giá tính leo dốc khả lựa tay số cho phù hợp, từ đưa chế độ sử dụng hợp lý cho tơ Qua cũng xác định góc dốc giới hạn, vận tốc giới hạn mà tơ bị lật đổ hay bị trượt điều kiện chuyển động khác Từ đánh giá tính ổn định tơ phù hợp với điều kiện đường Việt Nam (thông qua hệ số bám) Đảm bảo ô tô chạy tốt loại đường Việt Nam (đường dốc hay phẳng) ô tô chuyển động thẳng, đứng yên quay vòng theo điều kiện lật đổ hay trượt ngang Xác định động học động lực học quay vịng tơ để đánh giá quay vịng tơ ổn định Xây dựng chương trình tính tốn xử lý số liệu tính động học động lực học xe Hyundai Santafe phần mềm Matlap R2015a 102 6.2 ĐỀ NGHỊ Do việc nghiên cứu tính chất động học động lực học xe Hyundai Santafe 2012 chúng em phương diện lý thuyết Vì cần phải kiểm nghiệm phương pháp thực nghiệm Do kiến thức thời gian chúng em hạn chế nên chưa sâu vào vấn đề bên trong, giải số vấn đề đơn giản Vì vậy, có thời gian hội thầy cô giúp đỡ, chúng em sẽ tiếp tục nghiên cứu mở rộng sang ảnh hưởng khác như: Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, nghiên cứu xác để việc sử dụng vận hành đảm bảo tốt hơn, an tồn hơn,… chúng em sẽ mở rộng sang nghiên cứu mô ổn định động học Hyundai Santafe 2012 quay vòng phần mềm Matlap-Simulink +Carsim 103 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] MSc Đặng Qúy, Giáo trình Lý thuyết tơ (chương 2, 3, 4, 5, 7), Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh, 2000 [2] Nguyễn Hữu Cần, Giáo trình Lý thuyết tơ máy kéo ( trang 114 - 122), Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 1996 [3] Vehicle Dynamics Theory and Application - Nezan Jazar (trang 41-44) (https://drive.google.com/drive/u/0/my-drive) [4] Xác định tọa độ trọng tâm oto (https://docs.google.com/document/d/1J_a3iJVIdCxmrPXw1L0HkJmWRnXipQ6t/ edit) [5] Hyundai Santafe 2006-2012 Workshop Service and Repair Manual (https://drive.google.com/drive/u/0/my-drive ) [6] Matlap toàn tập (https://drive.google.com/drive/u/0/my-drive) [7] https://www.wikiwand.com/en/Hyundai_Theta_engine#/G4KJ [8]https://www.auto123.com/en/new-cars/technical-specs/hyundai/santafe/2012/fwd/24-gl/ 104 S K L 0 ... gian học tập chuyên ngành Cơng nghệ kỹ thuật tơ khoa Cơ khí Động Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM chúng em lựa chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE HYUNDAI SANTAFE 2012. ”... Hyundai Santafe 2012 1.2.2.1 Hình dáng Hình 1.2: Tuyến hình xe Hyundai Santafe 2012 1.2.2.2 Thơng số kỹ thuật xe Hyundai Santafe 2012 Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật xe Hyundai Santafe 2012 Tên thông... việc đánh giá tính tốn khả động học động lực học ô tô du lịch 1.1.2 Giới hạn đề tài Tính chất động học động lực học ô tô chuyển động những tính chất quan trọng, thể qua đặc tính động lực học, lực