matlab lập trình guid

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG... Ứng dụng lập trình GUIDE trong Matlab – Simulink để mô phỏng, khảo sát và đánh giá đặc tính động lực học xe dựa trên xe cơ sở TOYOTA INNOVA E2.0 MT Mã số đề tài: (UTEHY.S.2022.10) Thuộc nhóm ngành khoa học: Hưng Yên, Tháng 4 Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA XÉT GIẢI THƯỞNG... Ứng dụng lập trình GUIDE trong Matlab – Simulink để mô phỏng, khảo sát và đánh giá đặc tính động lực học xe dựa trên xe cơ sở TOYOTA INNOVA E2.0 MT Mã số đề tài: (UTEHY.S.2022.10) Thuộc nhóm ngành khoa học: Sinh viên thực hiện: Trần Bùi Bông Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 106181, Khoa Cơ khí Động Lực Năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 04 Ngành học: CN kỹ thuật ô tô Người hướng dẫn: Th.S. Đồng Minh Tuấn T.S. Trần Văn Thoan Hưng Yên, Tháng 4 Năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: Tên đề tài: Ứng dụng lập trình GUIDE trong Matlab – Simulink để mô phỏng, khảo sát và đánh giá đặc tính động lực học xe dựa trên xe cơ sở TOYOTA INNOVA E2.0 MT. (UTEHY.S.2022.10) Chủ nhiệm: Trần Bùi Bông Thành viên: Lê Anh Hào; Hoàng Xuân Tân Đơn vị chủ trì: Khoa Cơ khí Động lực Thời gian thực hiện: Từ tháng 102021 đến tháng 042022 Địa chỉ, điện thoại: Lớp 106181, điện thoại: 084375536356 2. Mục tiêu: Khảo sát tính năng động lực học của xe ô tô TOYOTA INNOVA E 2.0 MT ở các số truyền, tốc độ, độ dốc khác nhau. Từ đó tìm ra các hệ số làm việc hợp lý của xe khi chuyển động trong các điều kiện khác nhau. Đánh giá kết quả mô phỏng, khảo sát và so sánh với kết quả thực tế để làm cơ sở giúp cho người sử dụng lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý để nâng cao năng suất của xe phù hợp với điều kiện hoàn cảnh ở Việt Nam. 3. Tính mới và sáng tạo: Kết quả của đề tài có thể áp dụng để phục vụ công tác đào tạo kỹ sư, sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên, sinh viên các trường kỹ thuật. Kết quả của đề tài gúp phần nâng cao năng lực làm chủ và phát triển công nghệ xây dựng phần mềm, lập chương trình tính toán, mô phỏng động lực học trên ô tô... 4. Kết quả nghiên cứu: Nghiên cứu tổng quan về động lực học ô tô. Nghiên cứu đặc điểm và đặc tính kỹ thuật của xe ô tô TOYOTA INNOVA E 2.0 MT. Ứng dụng lập trình GUIDE (Giao diện cho người dùng) trong Matlab để xây dựng, khảo sát các đường đặt tính động lực học của ô tô TOYOTA INNOVA E 2.0 MT. Sử dụng đường đặt tính động lực học để xác định các thông số khác. Phân tích kết quả và đánh giá Đề xuất chế độ sử dụng hợp lý để nâng cao năng suất xe. 5. Sản phẩm: 01 báo cáo phân tích; 01 file Phần mềm mô phỏng động lực học ô tô . 6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Kết quả của đề tài gúp phần nâng cao năng lực làm chủ và phát triển công nghệ xây dựng phần mềm, lập chương trình tính toán, mô phỏng động lực học trên ô tô nói chung và xe ô tô Toyota Innova E2.0 MT nói riêng. Làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và sinh viên Trường ĐHSPKT Hưng Yên, các trường Dạy nghề... Ngày 16 tháng 04 năm 2022 Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (ký, họ và tên) Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi): Ngày 16 tháng 04 năm 2022 Xác nhận của trường đại học (ký tên và đóng dấu) Người hướng dẫn (ký, họ và tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: Họ và tên: Trần Bùi Bông Sinh ngày: tháng năm Nơi sinh: Lớp: Khóa: Khoa: Cơ khí Động Lực Địa chỉ liên hệ: Điện thoại: Email: II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm đang học): Năm thứ 1: Ngành học: Khoa: Kết quả xếp loại học tập: Sơ lược thành tích: Năm thứ 2: Ngành học: Khoa: Kết quả xếp loại học tập: Sơ lược thành tích: Ngày 16 tháng 04 năm 2022 Xác nhận của trường đại học (ký tên và đóng dấu) Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (ký, họ và tên) MỤC LỤC MỞ ĐẦU 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7 1.1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu 7 1.2. Ý nghĩa của đề tài 7 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 8 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 8 1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 8 1.4. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 9 1.4.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 9 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu 9 CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ 10 2.1 Lực và mô men tác dụng lên ô tô khi chuyển động 10 2.1.1 Các đường đặc tính của động cơ 10 2.1.2 Mô men chủ động 13 2.1.3 Các lực tác dụng lên ôtô 15 2.1.4 Các lực cản chuyển động của ô tô 17 2.2 Tính chất động lực học của ô tô 20 2.2.1 Cân bằng lực kéo và cân bằng công suất 20 2.2.1.1 Cân bằng lực kéo 20 2.2.1.2 Cân bằng công suất 24 2.3 Nhân tố động lực học và đặc tính động lực học 26 2.3.1 Nhân tố động lực học ô tô 26 2.3.2 Đặc tính động lực học của ô tô 27 2.3.3. Sử dụng đường đặc tính động lực học của động cơ 28 2.4 Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật của xe ô tô Toyota Innova E2.0 MT. 37 2.4.1 Thông số kỹ thuật của xe Toyota INNOVA E 2.0 MT 37 2.4.2 Khái quát các hệ thống trên xe Toyota INNOVA E 2.0 MT 38 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH GUIDE TRONG MATLAB ĐỂ XÂY DỰNG, KHẢO SÁT CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ TOYOTA INNOVA E 2.0 MT 40 3.1. Giới thiệu phần mền matlabsimmulink 40 3.1.1. Giới thiệu chung về phần mềm Matlab 40 3.1.2. Giao diện đồ hoạ, các phím chức năng 40 3.1.2.1. Giao diện đồ hoạ 40 3.1.2.2. Các phím chức năng cơ bản trong Matlab 41 3.2. Các biến và cách khai báo trong môi trường Matlab 41 3.2.1. Biến toàn cục (global) 41 3.2.2. Biến kiểu xâu ký tự (string) 42 3.2.3. Biến symbolic 42 3.3. Các phương pháp làm việc với Matlab. 43 3.3.1. Các lệnh cơ bản. 43 3.3.2. Các hàm thông dụng: 43 3.3.3. Các lệnh dùng trong không gian màn hình làm việc 44 3.4. Quy cách viết dãy lệnh, biểu thức của Matlab 44 3.4.1. Cách tạo và sử dụng các scripts trong Matlab 45 3.4.1.1. Các scripts của Matlab 45 3.4.1.2. Nhập xuất script file 46 3.4.2. Tạo và sử dụng funtion file 46 3.4.2.2. Khai báo function file trong Matlab 47 3.4.2.3. Những lưu ý về tập tin hàm: 47 3.5. Giao diện đồ họa cho người dùng (GUI Graphical User Interface) 47 3.5.1. Bắt đầu thiết kế các giao diện đồ họa 47 3.5.2. Thiết kế giao diện đồ họa 49 3.5.3. Thay đổi các thiết lập đối tượng 50 3.5.4. Lưu giao diện đồ họa 50 3.5.5. Chạy giao diện đồ họa 51 3.6. Ứng dụng GUIDE lập giao diện đồ mô phỏng, khảo sát và đánh giá đặc tính động lực học xe dựa trên xe cơ sở TOYOTA INNOVA E 2.0 MT 51 3.7. Phân tích kết quả và đánh giá 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 Kết luận 69 Kiến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH MATLAB 71 Đường đặc tính động cơ 1TRFE theo công thức S.R.Lây Đécman 71 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng 11 Hình 2.2 Đường đặc tính tải trọng của động cơ 13 Hình 2.3 Sơ đồ động học hệ thống truyền lực của ô tô 13 Hinh 2.4 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bánh xe chủ động 15 Hình 2.5 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô 17 Hình 2.6 Đồ thị cân bằng lực kéo khi độ trượt δ = 0 22 Hình 2.7 Đồ thị cân bằng công suất 25 Hình 2.8 Đặc tính động lực học của ô tô 28 Hình 2.9 Xác định khả năng tăng tốc của ô tô theo đồ thị nhân tố động lực học 30 Hình 2.10 Đồ thị gia tốc của ô tô 3 số truyền 31 Hình 2.11 Đồ thị gia tốc của một số ôtô tải 32 Hình 2.12 Đồ thị xác định thời gian tăng tốc của ô tô 33 Hình 2.13 Đồ thị tăng tốc khi kết hợp chuyển số 33 Hình 2.14 Đồ thị quãng đường tăng tốc 34 Hình 2.15 Đồ thị nhân tố động lực học của ôtô khi chuyển động với toàn tải G và khi không đủ tải Gx = 0,5G 35 Hình 2.16 Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi 36 Hình 3.1. Giao diện đồ họa 40 Hình 3.2. Tạo Script file 45 Hình 3.3. Màn hình giao diện GUI 48 Hình 3.4. Màn hình làm việc GUI (Blank Gui ) 49 Hình 3.5. Màn hình giao diện gửi 51 Hình 3.6. Màn hình thiết lập đối tượng giao diện gửi 52 Hình 3.7. Màn hình thiết lập đối tượng tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe tải 3,5 tấn 55 Hình 3.8. Màn hình thiết lập nhập thông số 65 Hình 3.9. Đồ thị cân bằng lực kéo 65 Hình 3.10. Đồ thị cân bằng công suất 65 Hình 3.11. Đồ thị đặc tính Động lực học 66 Hình 3.12. Đồ thị động lực học khi tải trọng thay đổi 66 Hình 3.13. Đồ thị gia tốc j 66 Hình 3.14. Đồ thị đặc tính tia động lực học khi tải trọng thay đổi 66 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật của xe Toyota INNOVA E 2.0 MT 37 Bảng 3.1. Các phím chức năng cơ bản trong Matlab 41 Bảng 3.2. Các tổ hợp phím cơ bản trong Matlab 41 Bảng 3.3. Khai báo và ký hiệu toán học trong Matlab 43 Bảng 3.4. Khai báo hàm toán học trong Matlab 43 Bảng 3.5. Lệnh trong không gian làm việc 44 Bảng 3.6. Lệnh nhập xuất Script file trong Matlab 46 Bảng 3.13. Chức năng của các đối tượng trên thanh công cụ GUI 49   MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây ngành công nghiệp ôtô ngày càng phát triển, thể hiện rõ tầm quan trọng trong sự phát triển chung của nền công nghiệp cả nước. Thị trường ôtô càng ngày càng phát triển với đa dạng về chủng loại và giá cả. Việc nghiên cứu để nâng cao hiệu quả sử dụng của loại phương tiện này luôn là vấn đề được nhiều nhà khoa học quan tâm giải quyết. Tính chất động lực học của ô tô khi chuyển động là một trong những tính chất rất quan trọng, nó được thể hiện qua đặc tính động lực học, lực kéo, công suất kéo, các lực cản, nhân tố động lực học, thời gian và quãng đường tăng tốc, vận tốc, gia tốc, khi chuyển động trong điều kiện mặt đường khác nhau hoặc do tác động điều kiện như tăng giảm ga, quay vòng khi phanh. Tính chất động lực học của ô tô ảnh hưởng đến khả năng khởi hành và tăng tốc của ô tô, vận tốc trung bình, năng suất và giá thành vận chuyển, độ êm dịu và tính an toàn trong chuyển động. Việc tính toán chính xác các chỉ tiêu đánh giá tính động lực học của ô tô là một vấn đề rất khó thực hiện. Vì các chỉ tiêu này phụ thuốc vào nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố ngẫu nhiên. Cùng với sự phát triển nhanh của ngành công nghệ thông tin và các thiết bị, phần mềm nghiên cứu ngày càng chính xác hơn, nên nhiều bài toán được giải quyết một cách nhanh chóng với độ chính xác cao giúp cho quá trình tính toán, thiết kế và chế tạo được thuận lợi và chính xác hơn rất nhiều tạo điều kiện thuận lợi cho ngành công nghiệp ô tô ngày càng phát triển và đảm bảo được các yêu cầu của người sử dụng. Và ngày nay cũng đã có nhiều thiết bị và phương pháp thực nghiệm để có thể kiểm tra chất lượng và tình trạng kỹ thuật của xe trong quá trình sử dụng rất thuận tiện và đảm bảo độ chính xác cao giúp cho việc hiệu chỉnh thiết kế và chọn chế độ sử dụng cho các loại xe ô tô có hiệu quả. Để thực hiện việc khảo sát đánh giá tính năng động lực học của xe chúng em đã thực hiện nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng lập trình GUIDE trong Matlab – Simulink để mô phỏng, khảo sát và đánh giá đặc tính động lực học xe dựa trên xe cơ sở TOYOTA INNOVA E2.0 MT’’ với mục đích góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc lực chọn chế độ sử dụng hợp lý và đánh giá khả năng sử dụng. Sinh viên thực hiện: 1. Trần Bùi Bông 2. Lê Anh Hào 3. Hoảng Xuân Tân   CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu Tính chất động lực học của ô tô khi chuyển động là một trong những tính chất rất quan trọng, nó được thể hiện qua đặc tính động lực học, lực kéo, công suất kéo, các lực cản, nhân tố động lực học, thời gian và quãng đường tăng tốc, vận tốc, gia tốc, khi chuyển động trong điều kiện mặt đường khác nhau hoặc do tác động điều kiện như tăng giảm ga, quay vòng khi phanh. Tính chất động lực học của ô tô ảnh hưởng đến khả năng khởi hành và tăng tốc của ô tô, vận tốc trung bình, năng suất và giá thành vận chuyển, độ êm dịu và tính an toàn trong chuyển động. Việc tính toán chính xác các chỉ tiêu đánh giá tính động lực học của ô tô là một vấn đề rất khó thực hiện. Vì các chỉ tiêu này phụ thuốc vào nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố ngẫu nhiên. Cùng với sự phát triển nhanh của ngành công nghệ thông tin và các thiết bị, phần mềm nghiên cứu ngày càng chính xác hơn, nên nhiều bài toán được giải quyết một cách nhanh chóng với độ chính xác cao giúp cho quá trình tính toán, thiết kế và chế tạo được thuận lợi và chính xác hơn rất nhiều tạo điều kiện thuận lợi cho ngành công nghiệp ô tô ngày càng phát triển và đảm bảo được các yêu cầu của người sử dụng. Và ngày nay cũng đã có nhiều thiết bị và phương pháp thực nghiệm để có thể kiểm tra chất lượng và tình trạng kỹ thuật của xe trong quá trình sử dụng rất thuận tiện và đảm bảo độ chính xác cao giúp cho việc hiệu chỉnh thiết kế và chọn chế độ sử dụng cho các loại xe ô tô có hiệu quả. Để đáp ứng các yêu cầu đó, chúng em đã được Khoa giao đề tài khoa học: “Ứng dụng lập trình GUIDE trong Matlab – Simulink để mô phỏng, khảo sát và đánh giá đặc tính động lực học xe dựa trên xe cơ sở TOYOTA INNOVA E2.0 MT’’ với mục đích góp phần ứng dụng phần mềm trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu khoa học cho việc lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý và đánh giá khả năng sử dụng. 1.2. Ý nghĩa của đề tài Là một cơ hội lớn để sinh viên củng cố lại các kiến thức đã học được trong suốt thời gian học ở trường, giúp sinh viên hiểu biết thêm nhiều về kiến thức thực tế mà nhà trường không thể truyền tải được. Tạo cho sinh viên khả năng làm việc độc lập, các kỹ năng và phương pháp giải quyết các vấn đề. Bản thân sinh viên cũng không ngừng cố gắng và luôn phấn đấu để đạt được mục tiêu mà mình muốn. Cung cấp các kiến thức cơ bản về động lực học trên ô tô nói chung và động lực học trên xe Toyota Innova E 2.0 MT nói riêng nhằm xây dựng kiến thức cơ bản và chuyên sâu cho người học. Tạo tiền đề nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên các khóa sau có thêm tài liệu nghiên cứu tham khảo. 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước Cùng với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp ô tô trên thế giới, ở Việt Nam việc ứng dụng phần mềm trong mô phỏng hệ thống treo trên ô tô ngày càng phổ biến. Đã có khá nhiều nghiên cứu về ứng dụng lập trình GUIDE trong phần mềm Matlab đã được công bố như: 1. Trung tâm phát triển Công nghệ ô tô, xây dựng một số phần mềm chuyên dụng sử dụng trong thiết kế tính toán ô tô, dự án KC.05.DA.13, 2006. 2. Th.S. Đỗ Khắc Sơn (2018), Mô phỏng động lực học kéo ô tô sử dụng truyền lực vô cấp, Tạp chí Giao thông vận tải, ISSN: 2384 – 0818. 3. Mô hình hóa và mô phỏng động lực học ô tô bằng phần mềm Matlab Simulink và Carsim Luận văn thạc sĩ của tác giả Nguyễn Công Vinh, 2017. 4. Ứng dụng Matlab để xây dựng một số phần mềm chuyên dụng trong thiết kế tính toán ô tô Đồ án tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Minh Toàn, 2013. 5. Ứng dụng Matlab GUIDE xây dựng chương trình tính toán dao động cho đoàn xe ô tô – Đồ án tốt nghiệp của tác giả Đinh Văn Tuấn, 2021. 1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Ngày nay lập trình GUIDE (Thiết kế giao diện cho người dùng) trong phần mềm Matlab Simulink đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống như: vật lý, toán học, chẩn đoán trạng thái…vv. Trong lĩnh vực ô tô lập trình GUIDE đã được ứng dụng trong tính toán, thiết kế và điều khiển một số thành phần của các bộ phận tổng thành trên ô tô như: xử lý dữ liệu ECU, chẩn đoán trạng thái kỹ thuật, tính toán các bộ phận, tổng thành hệ thống

Ý nghĩa của đề tài

- Là một cơ hội lớn để sinh viên củng cố lại các kiến thức đã học được trong suốt thời gian học ở trường, giúp sinh viên hiểu biết thêm nhiều về kiến thức thực tế mà nhà trường không thể truyền tải được.

- Tạo cho sinh viên khả năng làm việc độc lập, các kỹ năng và phương pháp giải quyết các vấn đề Bản thân sinh viên cũng không ngừng cố gắng và luôn phấn đấu để đạt được mục tiêu mà mình muốn.

- Cung cấp các kiến thức cơ bản về động lực học trên ô tô nói chung và động lực học trên xe Toyota Innova E 2.0 MT nói riêng nhằm xây dựng kiến thức cơ bản và chuyên sâu cho người học.

- Tạo tiền đề nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên các khóa sau có thêm tài liệu nghiên cứu tham khảo.

Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

Tình hình nghiên cứu trong nước

Cùng với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp ô tô trên thế giới, ở Việt Nam việc ứng dụng phần mềm trong mô phỏng hệ thống treo trên ô tô ngày càng phổ biến Đã có khá nhiều nghiên cứu về ứng dụng lập trình GUIDE trong phần mềm Matlab đã được công bố như:

[1] Trung tâm phát triển Công nghệ ô tô, xây dựng một số phần mềm chuyên dụng sử dụng trong thiết kế tính toán ô tô, dự án KC.05.DA.13, 2006.

[2] Th.S Đỗ Khắc Sơn (2018), Mô phỏng động lực học kéo ô tô sử dụng truyền lực vô cấp, Tạp chí Giao thông vận tải, ISSN: 2384 – 0818.

[3] Mô hình hóa và mô phỏng động lực học ô tô bằng phần mềm Matlab - Simulink và Carsim - Luận văn thạc sĩ của tác giả Nguyễn Công Vinh, 2017.

[4] Ứng dụng Matlab để xây dựng một số phần mềm chuyên dụng trong thiết kế tính toán ô tô - Đồ án tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Minh Toàn, 2013

[5] Ứng dụng Matlab GUIDE xây dựng chương trình tính toán dao động cho đoàn xe ô tô – Đồ án tốt nghiệp của tác giả Đinh Văn Tuấn, 2021.

Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Ngày nay lập trình GUIDE (Thiết kế giao diện cho người dùng) trong phần mềm Matlab - Simulink đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống như: vật lý, toán học, chẩn đoán trạng thái…vv Trong lĩnh vực ô tô lập trình GUIDE đã được ứng dụng trong tính toán, thiết kế và điều khiển một số thành phần của các bộ phận tổng thành trên ô tô như: xử lý dữ liệu ECU, chẩn đoán trạng thái kỹ thuật, tính toán các bộ phận, tổng thành hệ thống như: hệ thống phanh, lái, động cơ hoặc điều khiển tự động tốc độ bánh xe Một số công trình tiêu biểu được công bố như:

[1] Michael W Sayers and Carrie Mink: A Simulation Graphical User Interface for Vehicle Dynamics Models, Michigan Transportation University(1995).

[2] Zhijian Lu, Acceleration Simulation of a Vehicle with a Continuously Variable Power Split Transmission (1998).

[3] Kenvin R Lang, Continuously Variable Transmissions An Over view of CVT Research past, Present and Future (2000).

[4] W Lebrecht, F Pfeiffer, H Ulbrich, Analysis of self-induced vibrations in a pushing V-belt CVT, in: 2004 International Continuously Variable and Hybrid

Transmission Congress, Paper No 04CVT-32, San Francisco, USA, September 23–

[5] K Narita,, Metal–metal friction characteristics and the transmission efficiency of a metal V-belt-type continuously variable transmission, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology 221 (2007).

[6] Zhijian Lu, Continuously Variable Transmissions (2013).

Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Động lực học ô tô

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trên xe Toyota Innova E 2.0 MT.

Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài khoa học, chúng em sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với việc Ứng dụng công cụ Guide trong matlab-simmulink để khảo sát, đánh giá tính năng động lực học của xe ToyotaInnova E 2.0 MT Từ đó, tổng hợp các nguồn dữ liệu thu thập được để đánh giá tính năng động lực học của dòng xe này.

TỔNG QUAN VỀ TÍNH CHẤT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ

Lực và mô men tác dụng lên ô tô khi chuyển động

2.1.1 Các đường đặc tính của động cơ

Các tính chất động lực học của ô tô liên quan nhiều đến tính toán thiết kế, chế tạo và sử dụng ô tô. Động cơ đặt trên các xe ô tô chủ yếu là động cơ đốt trong loại piston Các chỉ tiêu năng lượng và tính kinh tế thể hiện rõ trên đường đặc tính làm việc của nó Đặc tính làm việc của động cơ chi phối đặc điểm cấu tạo và khả năng làm việc của nó.Vì vậy cần phải nắm vững các đường đặc tính của động cơ để cho việc giải quyết vấn đề cơ bản trong lý thuyết ô tô như nghiên cứu các tính năng kéo và tính năng động lực học của ô tô. Đường đặc tính của động cơ chia làm hai loại: Đường đặc tính tốc độ và đường đặc tính tải trọng. a Đường đặc tính tốc độ Đường đặc tính tốc độ là đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc của công suất hiệu dụng Ne, mô men quay Me, chi phí nhiên liệu giờ GT và chi phí nhiên liệu riêng ge (chí phí nhiên để sản sinh ra một đơn vị công suất hiệu dụng) theo số vòng quay n hoặc theo tốc độ góc ω của trục khuỷu.

Các loại động cơ điezel lắp trên ô tô đều có bộ điều tốc (máy điều chỉnh tốc độ) để duy trì tốc độ quay của trục khuỷu khi tải trọng ngoài (mô men cản MC) thay đổi Đường đặc tính tốc độ của động cơ Diezel phụ thuộc rất lớn vào đặc tính của bộ điều tốc, do đó nó còn gọi là đường đặc tính tự điều chỉnh.

Có 2 loại đường đặc tính tự điều chỉnh

- Đường đặc tính tốc độ ngoài gọi là đường đặc tính ngoài

- Đường đặc tính cục bộ

Các đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách khảo nghiệm trên các thiết bị chuyên dùng. Đuờng đặc tính ngoài của động cơ nhận được khi khảo nghiệm động cơ ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là khi đặt tay thuớc nhiên liệu (ở động cơ diezel) ở vị trí cực đại hoặc mở buớm ga hoàn toàn (ở động cơ xăng) Nếu tay thước nhiên liệu hoặc bướm ga đặt ở vị trí trung gian sẽ nhận đuợc đường đặc tính cục bộ Như vậy ở các động cơ lắp bộ điều tốc đa chế độ (máy điều chỉnh mọi chế độ) sẽ có đường đặc tính ngoài và đường đặc tính cục bộ tùy thuộc vào vị trí tay ga

Qua đó ta thấy rằng, ở chế độ tốc độ nn công suất động cơ đạt giá trị cực đại

Nemax và chi phí nhiên liệu riêng đạt giá trị cực tiểu gemax, khi đó động cơ làm việc có hiệu quả nhất và được gọi là chế độ làm việc danh nghĩa hoặc chế độ làm việc định mức Ở chế độ này các chỉ tiểu của động cơ cũng có tên gọi tương ứng: Công suất định mức Nm= Nemax , mô men quay định mức Mn và số vòng quay định mức nn. Khoảng biến thiên tốc độ từ số vòng quay định mức nn đến số vòng quay chạy không nck phụ thuộc vào độ không đồng đều của bộ điều tốc Phần đồ thị tương ứng khoảng tốc độ nn–nck được gọi là nhánh tự điều chỉnh (các đường đồ thị có dạng đường thẳng), còn tương ứng với vùng tốc độ nhỏ hơn nn là nhánh không có điều tốc hoặc nhánh quá tải (các đồ thị dạng đường cong) Ở nhánh quá tải cộng suất của động cơ giảm còn chi phí nhiên liệu riêng tăng, tức là động cơ làm việc kém hiệu quả Ngoài ra, các chi tiết của động cơ sẽ chịu tải trọng lớn đồng thời sự bôi trơn các chi tiết cũng kém đi do tốc độ quay của trục khuỷu thấp dẫn đến tăng tốc độ mài mòn các chi tiết và còn một số nhược điểm khác nữa Do vậy không nên sử dụng động cơ ở nhánh quá tải trong thời gian dài, chỉ được phép sử dụng để khắc phục các hiện tựợng quá tải tức thời Ở nhánh quá tải mô men quay vẫn tiếp tục tăng nhưng chậm và sau khi đạt giá trị cực đại Mmax nếu tải trọng tiếp tục tăng lên mô men động cơ sẽ giảm xuống rồi ngừng quay Do vậy động cơ chỉ có thể hoạt động được với tải trọng Mc < Mmax tương ứng với tốc độ quay n > nM.

Trên hình 2.1 là đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng khi không có bộ phận hạn chế số vòng quay (a) và khi có bộ phận hạn chế số vòng quay (b) Để đánh giá khả năng khắc phục hiện tượng quá tải hay còn gọi là khả năng thích ứng của động cơ đối với sự tăng tải, người ta đưa ra hệ số thích ứng theo mô men quay và được xác định.

(2.1) Trong đó : Mmax là mô men quay cựcđại của động cơ.

Mn là mô men quay định mức của động cơ.

Hình 2.1 Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng a - Không có hạn chế số vòng quay; b - có hạn chế số vòng quay. Động cơ nào có hệ số thích ứng càng lớn thì khả năng khắc phục hiện tượng quá tải càng tốt Ở các động cơ diezel thông thường kM =1.1÷ 1.25, còn ở động cơ xăng kM = 1.1 ÷ 1.35. Ô tô thường làm việc với tải trọng thay đổi ngẫu nhiên, trong phạm vi rộng nhiều khi người lái không kịp trở phản xạ để điều chỉnh ga hoặc thay số truyền và dẫn đến bị chết máy Do vậy chỉ nên sử dụng công suất động cơ nhỏ hơn công suất định mức và tất nhiên chỉ cho phép làm việc lâu dài ở nhánh tự điều chỉnh Mức độ sử dụng công suất động cơ được đánh giá bởi hệ số sử dụng tải trọng:

(2.2) Trong đó: Mc là mô men cản đặt trên trục khuỷu ;

Mn là mô men quay định mức của động cơ; Đường đặc tính tốc độ ngoài được sử dụng như một tài liệu kỹ thuật 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.

Việc xây dựng chính xác đường đặc tính của động cơ chỉ có thể tiến hành bằng thực nghiệm Tuy nhiên nếu chấp nhận độ chính xác tương đối cũng có thể chấp nhận phương pháp giải tích kết hợp một số công thức hoặc thực nghiệm Một trong những công thức hay được sử dụng là công thức S.R.Lay Đecman, dạng như sau:

(2.3) Trong đó: - Ne, n là công suất hiệu dụng và tốc độ quay của động cơ tương ứng với một điểm bất kỳ trên đường đặc tính ngoài;

- Nn, nn là công suất định mức (công suất cực đại ), và số vòng quay định mức;

- a, b, c là các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ; ở động cơ xăng a = b = c = 1; ở động cơ diezel 4 kỳ a=0,5 0,7; b=1,3 1,5; c=1;

Giá trị của mô men quay được xác định theo công thức :

(2.4) Trong đó: Ne – công suất động cơ, kW n – số vòng quay của trục khuỷu, v/ph

Me – mô men quay của động cơ, Nm

Như vậy, nhờ sử dụng các công thức (2.3), (2.4) ta có thể xây dựng được một cách gần đúng các đường cong Ne = f(n) và Me = f(n). b Đường đặc tính tải trọng Đường đặc tính tải trọng là đồ thị biểu diễn mối quan hệ của công suất hiệu dụng Ne, số vòng quay của trục khuỷu và chi phí nhiên liệu giờ GT với mô men quay của động cơ Me, thể hiện trên hình 2.2

Hình 2.2 Đường đặc tính tải trọng của động cơ

Về bản chất của các mối liên hệ giữa các thông số và cách xây dựng các mối quan hệ đó hoàn toàn giống như đã phân tính trên đường đặc tính tốc độ Nhưng đường đặc tính tải trọng sẽ thuận lợi hơn cho một số vấn đề nghiên cứu, nhất là khi nghiên cứu các tính năng kéo của ô tô Vì nhánh điều chỉnh trong đường đặc tính tải trọng (tương ứng với khoảng thay đổi mô men từ 0 đến Mn) có thể bố trí được rộng hơn so với nhánh điều chỉnh ở đường đặc tính tốc độ (trong khoảng nn – nck) Nhờ đó khi xác định giá trị của các thông số trên đồ thị sẽ chính xác hơn Tuy nhiên, để đánh giá tính năng kinh tế kỷ thuật của động cơ thì đường đặc tính tốc độ thể hiện đầy đủ hơn, dễ so sánh giữa các động cơ với nhau thông qua chí phí nhiên liệu riêng ge.

Khi ô tô làm việc công suất và mô men quay của động cơ được truyền qua hệ thống truyền lực rồi đến các bánh xe chủ động để tạo ra sự chuyển động tịnh tiến của ô tô Trên hình 2.3 được trình bày sơ đồ đơn giản của hệ thống truyền lực ô tô gồm ly hợp chính 2, hộp số 3, truyền lực chính 4 và hộp vi sai 5.

Hình 2.3 Sơ đồ động học hệ thống truyền lực của ô tô 1- động cơ; 2-ly hợp ;3-hộpsố; 4-truyền lực chính;

Mô men quay do động cơ truyền đến các bánh chủ động được gọi là mô men chủ động và thường được ký hiệu là Mk.

Giá trị của mô men quay Mk phụ thuộc vào mô men quay của động cơ Me, tỷ số truyền i và hiệu suất ηm của hệ thống truyền lực Ngoài ra còn phụ thuộc vào chế độ chuyển động của ô tô.

- Khi ô tô chuyển động ổn định :

Mk = Me.i.ηm (2.5) Trong đó: Me là mô men quay của động cơ, Nm i, ηm tỷ số truyền và hiệu suât của hệ thống truyền lực,

- Khi ô tô chuyển động không ổn định:

Jd, là mô men quán tính của các chi tiết chuyển động không đều trong động cơ qui đổi đến trục khuỷu và gia tốc góc của động cơ.

Jx, là mô men quán tính và gia tốc góc của chi tiết thứ x trong hệ thống truyền lực.

Jk, là mô men quán tính và gia tốc của bánh xe chủ động.

Trong công thức (2.6) dấu (+) được sử dụng cho trường hợp chuyển động chậm dần đều và dấu (-) là khi chuyển động nhanh dần.

Mối liên hệ giữa gia tốc tịnh tiến của xe và gia tốc góc của bánh xe chủ động có thể được biễu diển qua biểu thức:

Trong đó : a – gia tốc tịnh tiến của xe, m/s 2 rk – bán kính bánh xe chủ động, m i – là tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực,

Từ đó suy ra hệ thức sau:

Sau khi thay các giá trị trên vào công thức (2.6) và bằng phép biến đổi đơn giản nhận được mô men chủ động khi chuyển động không ổn định :

M’k= Mk+ Mak (2.7) Trong đó: Mk là mô men chủ động của ôtô khi chuyển động ổn định.

2.1.3 Các lực tác dụng lên ôtô a Lực kéo tiếp tuyến và lực bám

Quá trình tác động tương hỗ giữa bánh xe với mặt đường hoặc đất xảy ra rất phức tạp, song về nguyên lý làm việc của bánh xe chủ động có thể biểu diễn như hình 2.4.

Hinh 2.4 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bánh xe chủ động

Dưới tác dụng của mô men chủ động Mk bánh xe tác động lên mặt đường một lực tiếp tuyến, ngược lại mặt đường tác dụng lên bánh xe một phản lực tiếp tuyến Pk cùng chiều chuyển động với ô tô, có tác dụng làm cho máy chuyển động.

Do vậy phản lực tiếp tuyến Pk được gọi là lực kéo tiếp tuyến, đôi khi còn được gọi là lực chủ động.

Về bản chất, lực kéo tiếp tuyến là phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe do mô men chủ động gây ra, có chiều cùng với chiều chuyển động của ô tô Giá trị lực kéo tiếp tuyến khi ô tô chuyển động ổn định được xác định theo công thức:

(2.8) Trong đó: Mk là mô men chủ động, Nm

Tính chất động lực học của ô tô

2.2.1 Cân bằng lực kéo và cân bằng công suất

Năng suất vận chuyển được đánh giá bởi khối lượng hàng hoá và quãng đường vận chuyển được trong một đơn vị thời gian Nó phụ thuộc vào trọng tải và tốc độ chuyển động trung bình của ô tô Hai yếu tố này lại phụ thuộc vào các tính chất kéo bám và tính chất động lực học của ô tô. Để phân tích đánh giá tính chất kéo và tính chất động lực học của ô tô người ta thường dựa vào đồ thị cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng công suất. a Phương trình cân bằng lực kéo

Xét trường hợp tổng quát khi ô tô chuyển động với tốc độ không ổn định trên dốc

Trong đó: Pk - lực kéo tiếp tuyến;

Pw- lực cản không khí;

(2.29) f - hệ số cản lăn,kw -hệ số cản của không khí, v- vận tốc tương đối giữa ôtô và không khí, δa -hế số tính đến sự ảnh hưởng của các khối quay trên ô tô, j, g –gia tốc của ô tô và gia tốc trọng trường,

Trong phương trình (2.25), sử dụng dấu (+) hoặc (-) trước Pα là tuỳ thuộc vào xe chuyển động lên hoặc xuống dốc, còn Pj là tuỳ thuộc chuyển động nhanh hoặc chậm dần.

Phương trình (2.25) có thể viết lại dưới dạng khai triển:

(2.30) Các thành phần Pf ,và Pα đặc trưng cho lực cản của mặt đường và có thế gộp chung lại, ký hiệu :

Trong đó : - được gọi là hệ số cản chung của mặt đường ψ - hệ số cản mặt đường;

Phương trình (2.30) có thể viết lại:

Trường hợp chuyển động đều trên đường ngang hoặc (2.34) b Đồ thị cân bằng lực kéo

Lực kéo tiếp tuyến Pk của ô tô phụ thuộc vào mô men quay Me của động cơ và tỷ số truyền i trong hệ thống truyền lực, còn vận tốc chuyển động v phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ ωe , tỷ số truyền i và độ trượt :

Trong đó: vt - vận tốc lý thuyết:

Mặt khác quan hệ giữa mô men quay Mc và vận tốc quay là quan hệ phụ thuộc và được biểu thị trên đường đặc tính của động cơ Me=f( ).

Do đó lực kéo tiếp tuyến Pk và mô men động cơ Me cũng có thể biểu thị theo hàm số vận tốc:

Các quan hệ trên còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố sử dụng khác nên khó có thế biểu diễn đầy đủ bằng các biểu thức toán học, và do vậy người ta thường biểu diễn chúng bằng đồ thị Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến Pk và các thành phần lực cản của ô tô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động v và được gọi là đồ thị cân bằng lực kéo.

Trước hết ta xét trường hợp đơn giản với giả thiết ô tô không bị trượt σ = 0 và hệ số cản lăn không phụ thuộc vào vận tốc f = const Dạng đồ thị cân bằng lực kéo được minh hoạ trên hình 2.6. k f

Hình 2.6 Đồ thị cân bằng lực kéo khi độ trượt δ = 0 Trình tự xây dựng:

 Xây dựng đường cong lực kéo tiếp tuyến P k =f(v)

- Thay ωe vào công thức (2.35) để tính vận tốc thực tế v.

- Cặp giá trị Pk, v vừa tính được xác định một điểm của đồ thị Pk=f(v).

Bằng cách như vậy ta sẽ xác định được nhiều điểm ứng với các trị số khác nhau của Me và xây dựng được các đường cong Pk=f(v) cho từng số truyền Trên đồ thị 2.6 minh hoạ cho 3 số truyền với các ký hiệu Pk1 ,Pk2, Pk3

 Xây dựng đường lực cản mặt đường P ψ = f(v)

Vì đã giả thiết f= const nên với mỗi góc dốc α xác định lực cản Pψ là đại lượng không đổi P= const , trên đồ thị được biểu thị bằng đường thẳng song song với trục hoành Giá trị của Pψ được xác định theo (2.32).

 Xây dựng đường lực cản tổng cộng

Qua đồ thị cân bằng lực kéo ta có thể rút ra một số nhận xét: Dạng của các đường cong Pk = f(v) tương tự như dạng đường cong Me =f(ωe) Ở một số truyền giá trị cực đại cảu lực kéo tiếp tuyến Pkmax sẽ tương ứng với mô men quay của động cơ Memax

Vận tốc tưng ứng với giá trị Pkmax được gọi là vận tốc gối hạn vk

Nếu vận tốc nhỏ hơn vận tốc giới hạn v < vk lực kéo tiếp tuyến Pk sẽ giảm do mô men quay động cơ giảm.

Cần lưu ý là khi v < vk động cơ không tự trở lại trạng thái cân bằng mô men quay do đó tốc độ quay sẽ giảm dần cho đến khi dừng máy, nghĩa là không thể sử dụng vận tốc v < vk Điểm cắt nhau của đường lực cản tổng cộng và đường lực kéo tiếp tuyến Pk = f(v) chính là điểm cân bằng lực kéo khi chuyển động ổn định, khi đó vận tốc đạt giá trị cực đại v = vmax Trên hình 2.6 điểm B ứng với trường hợp chuyển động trên đường nằm ngang và điểm A với khi lên dốc. Ở mỗi số truyền, khi v < vmax đường cong Pmax nằm trên đường cong

+Pw nghĩa là dư lực kéo.

Hiệu số Pk – ( Pψ + Pw) = Pd được gọi là lực kéo dư.

Phần lực kéo dư dung để tạo ra khả năng tăng tốc và để khắc phục lực cản dốc với độ dốc lớn hơn, tức tạo ra khả năng vượt dốc Như vậy vùng có khả năng tăng tốc là ( vk - vmax ).

Khi v= vmax thì lực kéo dư đạt giá trị lớn nhất Pd = Pdmax và khả năng tăng tốc sẽ lớn nhất.

Khi v = vmax thì Pd = 0 và không còn khả năng tăng tốc hoặc vượt độ dốc lớn hơn Khi đó muốn vượt độ dốc lớn hơn phải chuyển về làm việc ở số truyền thấp hơn. Ở điều kiện làm việc xác định, tức là lực cản mặt đường đã được xác định, nếu muốn giảm tốc độ chuyển động đều ta có thể giảm ga Khi đó động sẽ làm việc với đường đặc tính riêng phần, đường cong Me =f(ωe) sẽ thấp hơn so với trường hợp cung cấp nhiêu liệu cực đại Điểm cân bằng B’ trên đồ thị là một ví dụ khi làm việc ở số truyền 3, lúc đó xe chuyển động đều với v0 < vmax

Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất Pkmax không chỉ phụ thuộc vào mô men quay cực đại của động cơ và tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực mà còn bị giới hạn bởi điều kiện bám Pkmax = Pφ Như vậy lực kéo tiếp tuyến chỉ có thể phát huy ở vùng giá trị Pk < Pφ.

Phương trình hoặc đồ thị cân bằng lực kéo chỉ đánh giá được tính chất kéo và tính chất động lực học của ô tô vận chuyển Để đánh giá chỉ tiêu năng lượng ta cần xem xét sự cân bằng công suất khi liên hợp máy làm việc các điều kiện chuyển động khác nhau.

Phương trình cân bằng công suất

Từ phương trình cân bằng lực kéo (2.20) có thể suy ra phương trình cân bằng công suất bằng cách nhân hai vế của phương trình với vận tốc v:

(2.37) Trong đó: Nk – công suất truyền cho bánh chủ động ;

Ne – công suất hiệu dụng của động cơ, kW

- hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực,

Nψ -công suất hao tổn do lực cản mặt đường, kW

Nj – công suất hao tổn do lực cản quán tính, kW

N w – công suất hao tổn do lực cản không khí, kW Đồ thị cân bằng công suất kéo

Nhân tố động lực học và đặc tính động lực học

2.3.1 Nhân tố động lực học ô tô

Phương trình cân bằng lực kéo và phương trình cân bằng công suất có thể sử dụng để phân tích đánh giá tính chất động lực học của một loại ô tô vận chuyển cụ thể Nhưng không thể sử dụng các phương trình đó để đánh giá so sánh các tính chất động lực học của các ô tô vận chuyển khác nhau vì các ô tô khác nhau sẽ có trọng lượng khác nhau và đặc tính kỹ thuật của các loại ô tô cũng có thể khác nhau.

Do vậy đánh giá so sánh tính chất động lực học của ôtô vận chuyển khác nhau người ta sử dụng một thông số đặc trưng tính chất động lực học không có thứ nguyên, thông số đó là nhân tố động lực học.

Nhân tố động lực học là tỷ số giữa phần lực kéo tiếp tuyến sau khi đã trừ đi lực cản không khí (Pk - Pw) và trọng lượng toàn bộ Ga của ô tô vận chuyển.

Nếu ký hiệu nhân tố động lực học là D ta có :

Từ phương trình cân bằng lực kéo (2.20) ta có thể rút ra hiệu số (Pk- Pw) rồi thay vào biểu thức (2.42) nhận được:

Trong đó δa là hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay; Biểu thức (2.43) biểu thị mối quan hệ giữa nhân tố động lực học và điều kiện chuyển động ( thông qua hệ số cản mặt đường ψ và gia tốc j ).

Khi ô tô chuyển động đều (j = 0) thì nhân tố động lực học tính bằng hệ số cản chung của mặt đường:

Nếu ô tô chuyển động đều trên đương nằm ngang, tức là j = 0 và α = 0, thì nhân tố động lực học bằng hệ số cản lăn:

Giá trị của nhân tố động lực học còn phụ thuộc vào các thông số kết cấu của ô tô thể hiện qua biểu thức:

(2.44) Qua biểu thức (2.44), ta nhận thấy rằng giá trị của nhân tố động lực học D chỉ phụ thuộc vào các nhân tố kết cấu và có thể xác định cho từng loại ô tô cụ thể. Ở số truyền càng thấp tỷ số truyền i càng lớn, đồng thời vận tốc v cũng càng thấp dẫn đến nhân tố động lực học D sẽ lớn hơn so với số truyền cao hơn Do vậy khi làm việc ở số truyền 1 nhân tố động lực học sẽ nhận được giá trị lớn nhất so với các số truyền còn lại.

Nhân tố động lực học còn bị giới hạn theo điều kiện bám của các bánh xe chủ động với mặt đường Khi Pkmax = Pφ nhân tố động lực nhận được giá trị cực đại:

(2.45) Trong đó : φ - hệ số bám của bánh xe chủ động;

Zk - phản lực pháp tuyến của mặt đường lên bánh chủ động;

- hệ số phân bố tải trọng trên cầu chủ động;

G - trọng lượng của ô tô; Đối với ô tô có tất cả các bánh chủ động thì , ở ô tô chỉ có cầu sau chủ động còn đối với ô tô tải tuỳ thuộc vào sự phân bố hang hoá trên thùng xe giá trị hệ số có thể thay đổi.

Nhân tố động lực học D đặc trưng cho khả năng tăng tốc và khắc phục lực cản của mặt đường Giá trị của nó phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ, tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực, khả năng bám của các bánh xe chủ động và tốc độ chuyển động của các ô tô.

Nhân tố động lực học là đại lượng không có thứ nguyên và có thể sử dụng để đánh giá so sánh tính chất động lực học của các loại ô tô khác nhau hoặc cùng một loại ô tô làm việc ở các điều kiện đường xá khác nhau.

2.3.2 Đặc tính động lực học của ô tô Để dễ nhận thấy quy luật thay đổi giá trị của nhân tố động lực học D trong sự phụ thuộc vào các yếu tố cấu tạo, điều kiện mặt đường và vận tốc chuyển động ta có thể biểu diễn các mối quan hệ đó dưới dạng đồ thị hàm số

D = f(v) với trục hoành là vận tốc v và trục trung là nhân tố động lực học D. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa nhân tố động lực học và vận tốc chuyển động D =f(v) khi ô tô chở đầy tải và động cơ làm việc ở chế độ toàn tải được gọi là đường đặc tính động lực học của ô tô hoặc gọi tắt là đường đặc tính động lực học.

Trên hình 2.8 là dạng đường đặc tính động lực học D với giá thiết các bánh xe chủ động không bị trượt δ = 0 và hệ số cản lăn không phụ thuộc vào vận tốc chuyển động f = const

Hình 2.8 Đặc tính động lực học của ô tô Đường đặc tính động lực học được xây dựng dựa trên đường đặc tính tải trọng hoặc đường đặc tính tải trọng của động cơ Trình tự xây dựng cũng tương tự như đã xây dựng các đường cong lực kéo tiếp tuyến Pk trên đồ thị cân bằng lực kéo (hình 2.6) Cụ thể là sử dụng công thức(2.36) để tính vận tốc v và công thức(2.44) để tính nhân tố động lực học D ứng với các số truyền khác nhau

Qua đồ thị ta thấy rằng, dạng đường cong nhân tố động lực học D = f(v) giống như dạng đường cong Me = f( ) trên đường đặc tính tốc độ của động cơ Ở mỗi số truyền, điểm cực đại của đường cong Dmax tương ứng với Memax của động cơ, khi đó tốc độ chuyển động là nhỏ nhất cho phép vk Như vậy ở mỗi số truyền sẽ có một giá trị cực đại Dmax (trên hình chỉ vẽ cho số truyền 1-Dmax) Số truyền càng cao thì giá trị

Dmax càng nhỏ, nghĩa là D1max > D2max …

Nhân tố động lực học D là đại lượng không thứ nguyên nên có thể sử dụng đường đặc tính động lực học để đánh giá so sánh chất lượng động lực học giữa các xe khác nhau trên cùng một điều kiện sử dụng như nhau.

Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật của xe ô tô Toyota Innova E2.0 MT

2.4.1 Thông số kỹ thuật của xe Toyota INNOVA E 2.0 MT

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của xe Toyota INNOVA E 2.0 MT Động cơ 2,0 lít (1TR-FE)

Dung tích công tác (cc) 1998

Kiểu động cơ I4, 16V, DOVHC, VVT-i Đường kính xy lanh x Hành trình piston (mm) 86 x 86

Công suất cực đại (kW/vòng/phút) 102 / 5600

Mô men xoắn cực đại (Nm/vòng/phút) 183 / 4000

Hệ thống cung cấp nhiên liệu Phun xăng điện tử

Dung tích thùng nhiên liệu (L) 55

Tỷ số truyền số lùi 4.74

Tỷ số truyền lực chính 4.3

Chiều dài cơ sở (mm) 2750

Chiều rộng cơ sở trước và sau (mm) 1510 / 1510

Bán kính vòng quay tối thiểu (mm) 5400

Khoảng sáng gầm xe tối thiểu (mm) 191

Trọng lượng không tải (kg) 1695 - 1700

Trọng lượng toàn tải (kg) 2330

2.4.2 Khái quát các hệ thống trên xe Toyota INNOVA E 2.0 MT

Cấu tạo Ôtô bộ phận chính có chức năng giống nhau Các bộ phận và hệ thống chính của ôtô máy kéo gồm: Động cơ, hệ thống truyền lực (Ly hợp, hộp số, truyền lực cacđăng, cầu chủ động), hệ thống di động, hệ thống treo, hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái và hệ thống phanh, trang bị điện và các trang bị làm việc khác.

+ Động cơ là nguồn động lực trên ôtô máy kéo Hiện nay động cơ đốt trong dùng nhiên liệu lỏng hoặc nhiên liệu khí được sử dụng chủ yếu trên ôtô Động cơ là một bộ phận quan trọng của ôtô dùng để tạo ra nguồn năng lượng cho xe hoạt động và có thể truyền một phần hoặc toàn bộ công suất của động cơ đến bộ phận làm việc của máy công tác liên kết với chúng.

+ Hệ thống truyền lực (HTTL) là tổ hợp của một loạt các cơ cấu và hệ thống nhằm truyền mômen quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô, máy kéo HTTL còn có tác dụng nhằm biến đổi về trị số và chiều của mômen quay truyền, cho phép ôtô dừng tại chỗ lâu dài mà động cơ vẫn làm việc Phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của xe máy cụ thể mà trong hệ thống truyền lực của ôtô có thể có một hai hay nhiều cầu chủ động

+ Cầu chủ động là tổ hợp của các cụm máy và cơ cấu cho phép các bánh chủ động quay với tốc độ khác nhau để bảo đảm các bánh lăn êm dịu trên mặt đường không bằng phẳng hay khi đi vào đường vòng, nó còn làm tăng tỷ số truyền chung cho hệ thống truyền lực và liên kết bánh xe với khung máy

+ Truyền lực các đăng dùng để truyền mômen từ hộp số hay hộp phân phối đến các cầu chủ động của ôtô máy kéo, hoặc từ truyền lực chính đến các bánh xe chủ động trên cùng một cầu khi các bánh xe treo độc lập với nhau Truyền lực cacđăng cho phép các trục của các bộ phận máy được truyền động không nằm trong cùng một mặt phẳng và có thể dịch chuyển tương đối với nhau trong một giới hạn nhất định.

+ Hệ thống di động của ô tô gồm các bánh xe với lốp đàn hồi , hệ thống di động là bộ phận trực tiếp tiếp xúc với mặt đường, nó nhận mômen chủ động từ động cơ qua hệ thống truyền lực và biến mômen chủ động thành lực kéo tiếp tuyến hay còn gọi là lực chủ động để làm ôtô chuyển động.

+ Hệ thống treo là tổ hợp của một số các chi tiết và phần tử đàn hồi, liên kết giữa bộ phận di động với khung xe, nhằm giúp cho khung xe được êm dịu trong khi bộ phận di động luôn chịu tác động của các lực va đập do mấp mô mặt đường khi chuyển động.

+ Hệ thống điều khiển gồm một loạt các cơ cấu và hệ thống nhằm điều khiển ôtô theo các hướng và chiều cần thiết, đồng thời giúp ôtô chuyển động ổn định không trượt lê sang trái hay phải Ngoài ra hệ thống điều khiển còn cho phép ôtô giảm tốc độ chuyển động hoặc dừng lại nhanh chóng khi gặp sự cố khẩn cấp.

+ Trang bị điện là tổ hợp của hàng loạt bộ phận, thiết bị điện nhằm đảm bảo giúp cho ôtô làm việc ổn định, tin cậy, tăng tính tiện nghi, thuận lợi cho người lái, hành khách và an toàn lao động Trang bị điện là một hệ thống rất phức tạp nó có thể được phân ra hai hệ thống là hệ thống nguồn điện và hệ thống các thiết bị tiêu thụ điện Hệ thống nguồn điện dùng tạo ra nguồn năng lượng điện để cung cấp cho các phụ tải (các thiết bị dùng điện) Hệ thống các thiết bị phụ tải là tổ hợp của tất cả các thiết bị có trên ôtô dùng năng lượng điện như hệ thống đốt cháy, hệ thống khởi động, hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, hệ thống điều khiển bao gồm cả máy tính điện tử điều khiển động cơ và điều khiển thân xe cùng các rơle hay các bộ phận chấp hành đi theo máy tính, do tính phức tạp của trang bị điện, nên phần này được trình bày trong một tài liệu riêng.

+ Trang bị làm việc là tổ hợp của nhiều thiết bị, bộ phận giúp cho ôtô máy kéo và xe chuyên dụng thực hiện các công việc một cách thuận tiện và đạt hiệu quả cao.

ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH GUIDE TRONG MATLAB ĐỂ XÂY DỰNG, KHẢO SÁT CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

Giới thiệu chung về phần mềm Matlab

Matlab vừa là ngôn ngữ lập trình vừa là một phần mềm ứng dụng tính toán rất hiệu quả Matlab là từ viết tắt của “Matrix Laboratory” được phát triển bởi tập đoànThe Math Works, Ins of Natick, Massachusetts - Hoa kỳ từ những năm 1970 Lúc đầu Matlab được dùng chủ yếu để giải quyết các vấn đề về Matrix, đại số tuyến tính, giải tích số, hiện nay khả năng tính toán của Matlab rất lớn, bao trùm nhiều lĩnh vực khác nhau như: điện tử, cơ khí, chuyên ngành điện, y học vv Matlab cho phép thực hiện các phép tính toán số, ma trận, đồ thị hàm số hay thể hiện thông tin dạng 2D và 3D Chương trình Matlab bao gồm phần lõi (core) và các Modul phần mềm được gọi là các toolbox (hộp công cụ) Mỗi toolbox phục vụ những tính toán riêng biệt nào đó Phần mềm Matlab cho phép kết nối và giao tiếp với các phần mềm khác như bao gồm C, C++, labview, ansys để giải quyết tối ưu các bài toán phức tạp trong kỹ thuật.

Giao diện đồ hoạ, các phím chức năng

Giao diện phần mềm Matlab gồp có 3 màn hình chính thể hiện ở (Hình 3.1)

Hình 3.1 Giao diện đồ họa

Màn hình Current Folder: Lưu trữ các chương trình đã được lập trình trước đó dưới dạng đuôi (.m)

Màn hình Comand Workspay: Là nơi lưu chữ các biến khai báo trong chương trình Matlab, màn hình này cho phép tạo biến mới hoặc xóa biến trong chương trình.

Màn hình Comand Window: Là nơi thực hiện lệch và trả kết quả trực tiếp trên màn hình, hoặc gọi chương trình đã được lưu trước đó.

3.1.2.2 Các phím chức năng cơ bản trong Matlab

Trong quá trình soạn thảo chương trình tính toán trong Matlab, có thể dùng các phím chức nằng cơ bản sau:

Bảng 3.1 Các phím chức năng cơ bản trong Matlab

TT Ký hiệu phím Thao tác Công dụng

1 ↑ Ctrl -P Quay lại lệnh vừa đánh trong màn hình

2 ↓ Ctrl -N Dịch chuyển con chuột xuống dưới mà hình lệnh

3 ← Ctrl -B Dịch chuyển con chuột sang bên trái màn hình

4 → Ctrl -F Dịch chuyển con chuột sang bên phải màn hình

5  Enter Thực hiện câu lệnh

6 home Ctrl -A Chuyển con chuột về đầu dòng lệnh

7 end Ctrl -E Chuyển con chuột về cuối dòng lệnh

8 esc Ctrl -U Xóa dòng lệnh

9 delete Ctrl -D Xóa ký tự trên dòng lệnh

10 backspace Ctrl -H Xóa ký tự đứng trước con chuột

Bảng 3.2 Các tổ hợp phím cơ bản trong Matlab

TT Tổ hợp phím Công dụng

1 Ctrl + H Tìm kiếm và thay thế

2 Ctrl + R Tạo lời bình cho câu lệnh

3 Ctrl + T Xóa lời bình cho câu lệnh

4 Shift + enter Thay đổi tên nhiều biến

5 Ctrl + D Mở nhanh file lưu trữ

Các biến và cách khai báo trong môi trường Matlab

Trong Matlab sử dụng các biến cơ bản sau:

Biến toàn cục được dùng chung cho chương trình chính (chương trình mẹ) và các tập tin hàm (đóng vai trò như các chương trình con) Việc khai báo biến toàn cục phải được thực hiện trước khi sử dụng biến trong hàm Thông thường, dùng chữ cái viết hoa cho tên biến toàn cục để phân biệt chúng với các biến thông thường khác Trong một chương trình chính có thể khai báo 1 hoặc nhiều biến toàn cục bằng dòng lệnh:

>> Global ten_bien1 ten_bien2 ten bien3

Khi cần xóa các biến toàn cục khỏi chương trình chính thì từ màn hình Command Window đánh dòng lệnh:

Khi cần kiểm tra một biến nào đó có phải là biển toàn cục không, thì từ màn hình làm việc Command Window đánh dòng lệnh:

Nếu kết quả trả về bằng (1) thì ten_bien là biến toàn cục, nếu bằng (0) thì ten_bien không phải là biến toàn cục.

3.2.2 Biến kiểu xâu ký tự (string)

Biến kiểu string chứa các xâu ký tự (characters) kể cả các khoảng trắng, để tạo một biến kiểu string cần đặt các ký tự giữa hai dấu nháy đơn (‘ ’) Từ màn hình Command Window đánh dòng lệnh:

>> names = 'Dong Minh Tuan' names Dong Minh Tuan

Biến kiểu string thực chất là một véc tơ dòng mà mỗi cột biểu diễn một ký tự hoặc một khoảng trắng, vì vậy có thể dễ dàng truy xuất một hoặc từng ký tự trong nhóm ký tự đã khai báo trên màn hình làm việc.

Matlab ngoài việc tính toán trên các con số như đã định, mà còn có khả năng tính toán trên các biểu thức bằng chữ, nghĩa là kết quả trả về là các biểu thức thay vì là các con số Matlab gọi phương pháp này là kiểu tính toán symbolic Câu lệnh để tạo các đối tượng simbolic như sau:

>> z = sym('z') % Tạo biến symbolic co tên là z z = z

>> z = sym('z','real') Tạo biến symbolic có tên là z và là biến thực.

>> z = sym('z','unreal') Tạo biến symbolic có tên là z và là biến không bị ràng buộc phải là biến thực

>> z = sym('z','positive') Tạo biến z là biến thực dương

Matlab cho phép khai báo các hằng symbolic bằng cách dùng một giá trị số làm đối số, câu lệnh như sau:

Trong một chương trình tính toán khi muốn khai báo nhiều biến symbolic cùng một lúc thì dùng câu lệnh syms:

>> Syms k n m: Tạo ba biến symbolic k,n,m

Chú ý: Các hằng symbolic trông giống như các con số nhưng chúng thực sự là các biểu thức symbolic, còn các biểu thức symbolic trông giống các chuỗi ký tự nhưng thực chất là một loại đại lượng khác.

Các phương pháp làm việc với Matlab

Các phép toán số học trên các vô hướng (scalar arithmetic operations):

Bảng 3.3 Khai báo và ký hiệu toán học trong Matlab

TT Ký hiệu Phép toán Dạng trong Matlab

Chương trình Matlab thiết lập sẵn rất nhiều hàm toán học và lượng giác để sử dụng trong lập trình Người dùng có thể sử dụng các lệnh help elfun hoặc help datafun Tất cả các hàm trong bảng đều có khả năng sử dụng để tính với vector. Bảng 3.4 Khai báo hàm toán học trong Matlab

TT Hàm toán học Ý nghĩa hàm

1 Sqrt(x) Căn bậc hai của x

2 Exp(x) Hàm mũ cơ số e

4 Log10(x) Logarit cơ số thập phân

5 Abs(x) Giá trị tuyệt đối

6 Rem(x,y) Số dư của phép chia x/y

10 Sum(u) Tổng các phần tử vector

11 Sign(x) Hàm xác định dấu

14 Phase(x) Góc pha của số phức

15 Prod(u) Tích các phần tử vector

16 Min(u) Phần tử vector bé nhất

17 Max(u) Phần tử vector lớn nhất

18 Mean(u) Giá trị trung bình cộng

3.3.3 Các lệnh dùng trong không gian màn hình làm việc

Bảng 3.5 Lệnh trong không gian làm việc

1 Clc Xoá, lau cửa sổ không gian làm việc

2 Clear Giải phóng toàn bộ biến ra khỏi bộ nhớ

3 Clear var1 var2 Giải phóng các biến var1 và var2 ra khỏi bộ nhớ

4 Clear functions Xóa tất cả các hàm trong bộ nhớ

5 Clear variables Xóa tất cả các biến ra khỏi bộ nhớ

Clear global Xóa biến toàn cục

6 X=input(‘x=’) Nhập biến x từ của sổ lệnh

7 Exist(‘name’) Hỏi Matlab xem biến hay tập tin có tồn tai hay không nếu cho kết quả bằng 1 thì tồn tại kết quả bằng không thì không tồn tại

8 Quit Thoát khỏi trương trình Matlab

9 Delete Xóa tập tin và đối tượng đồ họa

10 Who Liệt kê các biến hiện hành có trong bộ nhớ

11 Whos Liệt kê các biến hiện hành và kích thước của chúng trong bộ nhớ và chỉ rõ các phần ảo nếu có

12 % Matlab xem những gì sau dấu % là lời bình, lời chú giải cho dòng lệnh

13 Disp Nhập tiêu đề cho bài toán trên màn hình

14 Demo Chạy chương trình mặc định của Matlab

Quy cách viết dãy lệnh, biểu thức của Matlab

Trong môi trường làm việc của Matlab, người dùng có thể lập trình, tính toán bằng hai cách:

Cách 1: Vào lệnh trực tiếp trên cửa sổ lệnh (command Window), đây là chế độ tương tác trực tiếp với máy tính Người sử dụng chỉ việc đánh từng lệnh hoặc nhóm lệnh sau đó bấm phím Enter, kết quả sẽ hiển thị ngay trên cửa sổ lệnh.

Cách 2: Chạy một trương trình Matlab, gồm các dòng lệnh được soạn trước trong một Script file (tập tin lệnh) Khi chạy chương trình tại cửa sổ lệnh, từng dòng lệnh trong Matlab trong Scipt file được thi hành

Chú ý: Chế độ tương tác trong cách 1 chỉ thích hợp với bài toán nhỏ Đối với bài toán đòi hỏi phải sử dụng nhiều lệnh hoặc làm việc với các dãy số có số phần tử rất lớn thì nên sử dụng cách 2 để gọn chương trình.

3.4.1 Cách tạo và sử dụng các scripts trong Matlab

Bên cạnh khả năng nhập câu lệnh trực tiếp trên màn hình Command Window, người dùng có thể viết và cất nhiều chuỗi lệnh trong các script của Matlab dưới dạng file với ký tự ASCII (m-file) Để soạn thảo các file bằng cách vào menu File/New/M-file hoặc File/Open Người dùng có thể viết và lưu các trương trình

Matlab trong các tập tin có phần đuôi dạng (.m) được gọi là các M- file Matlab dùng hai loại M-file là Cript file (tập tin lệnh) và funtion file (tập tin hàm) Hai loại này khác nhau khi tạo file và sử dụng. Để soạn thảo Script file, từ thanh công cụ vào Home, chọn mục New Script, một cửa sổ mới hiện ra (Hình 3.2), đây là cửa sổ Editor/Debugger là nơi người sử dụng thiết lập chương trình tính toán

Khi kết thúc việc lập trình, người dùng cần lưu lại tên file Tên file tuân theo quy tắc tên biến trong Matlab, file này được lưu trong thư mục hiện hành (current directory) thường là thư mục work, sau khi lưu trở lại màn hình Destop để chạy chương trình Để chạy chương trình đã lưu trữ trước đó, tại dấu nhắc cửa sổ Command Window gõ tên không (không gõ phần đuôi) Chương trình sẽ được thi hành từng dòng lệnh một Cấu trúc cơ bản của một cript file gồm các phần cơ bản sau:

Phần chú thích (Comments section): Viết các dòng chú thích cho trương trình gồm: Tên của chương trình và các từ khoá mô tả chương trình, định nghĩa các biến đầu vào và đầu ra, chú ý phải xác định rõ đơn vị đo lường cho tất cả các biến đầu vào và đầu ra, tên của từng hàm tự tạo được sử dụng trong chương trình Để tạo một lời bình cho một câu lệnh hay một chương trình trong khai báo cần đặt dấu (%) trước lời bình

Thông thường, để Matlab tìm được các script hay dữ liệu, bắt buộc các file liên quan phải nằm tại thư mục hiện tại Một số lệnh điều hành và quản lý trong matlab được thống kê trong bảng sau:

Bảng 3.6 Lệnh nhập xuất Script file trong Matlab

TT Câu lệnh Công dụng

1 pwd Hiển thị thư mục hiện tại

2 dir […] Hiển thị nôi dung của thư mục […]

3 ls […] Hiển thị nội dung của thư mục […]

5 mkdirdirectory Tạo thư mục mới

6 Copyfilesource destination Sao chép file dữ liệu

7 Delete file Xóa file dữ liệu

8 !commando Gọi lệnh từ hệ điều hành file dữ liệu

3.4.2 Tạo và sử dụng funtion file

3.4.2.1 Cách dùng biến trong function file

Một dạng đặc biệt của hàm m-files là các hàm của Matlab (các function) Khi gọi một function ta có thể chuyển giao dữ liệu cho function hay nhận dữ liệu do function đó trả lại Ngoài ra, một function cũng có thể được các function khác hay script gọi, và một script cũng có thể được các scripts gọi.

Các biến dùng trong phạm vi một function là biến local (cục bộ) Các biến global (toàn cục) có giá trị sử dụng chung và được khai báo bởi lệnh global variable… Lệnh định nghĩa đó phải được gọi trực tiếp từ màn hình Command Windows của Matlab, hay từ một script, cũng có thể định nghĩa chúng trong phạm vi một function Trong một function người dùng có thể sử dụng hai biến (nargin) và (nargout) để xác định số lượng dữ liệu được chuyển giao hay nhận trở lại.

Nếu một Matlab script hay một Matlab function lần đầu tiên được gọi, Matlab sẽ dịch ra mã ảo, là mã sẽ được kích hoạt để thực hiện nhiệm vụ đặt ra cho script hay function Nếu về sau không có sự thay đổi gì trong M-file, quá trình dịch sẽ không xảy ra lần thứ hai Lệnh clear functions dùng để xoá cưỡng bức các hàm đã dịch, đồng thời giữ nguyên dạng các M-files Một dạng M-file trong Matlab là function file (tập tin hàm ) đây là hàm do người sử dụng tạo ra Khác với script file tất cả các biến trong tập tin hàm đều có tính chất cục bộ (local) có nghĩa là giá trị các biến này không được truy xuất bên ngoài không gian tập tin hàm Do vậy, khi lập trình nên dùng tập tin hàm để tránh việc lặp đi lặp lại một tập lệnh nào đó Muốn truy xuất được các biến dùng chung cho chương trình chính và các tập tin hàm (đóng vai trò như các chương trình con) thì phải khai báo biến này là biến toàn cục bằng dòng lệnh:

>> Golobal ten_bien1 ten_bien2 ten bien3

Việc khai báo phải thực hiện ở chương trình chính và ở các function file có liên quan Trong các tập tin hàm thì phải khai báo biến toàn cục ở dòng thực thi đầu tiên và thường viết hoa

3.4.2.2 Khai báo function file trong Matlab

Dòng đầu tiên của một function file được gọi là dòng định nghĩa hàm (function definition line) được bắt đầu bằng từ khoá function tiếp là các biến đầu ra (các biến phụ thuộc) được đặt trong cặp dấu ngoặc vuông [ ] sau đó là dấu = và bên phải dấu bằng là ten_ham do người lập tự đặt đi kèm với các đối số đầu vào được đặt trong dầu ngoặc ( ) các biến đầu ra đầu vào phải được ngăn cách bằng dấu (,) cú pháp lệnh là:

Function[output variables] = function_name(input variables]

Nhờ từ khoá function, Matlab phân biệt được một M_file là function file hoặc là script file Tên hàm tự đặt tuân theo tên biến trong Matlab.

Các dòng tiếp theo là các dòng chú thích, các biến đầu vào đầu ra, các đơn vị đo lường Các dòng hợp lệ của Matlab, các cấu trúc lập trình, có thể có biến trung gian phục vụ cho việc tính toán

Sau khi soạn xong tập tin hàm, phải lưu tập tin với tên file giống với tên hàm ghi ở dòng định nghĩa hàm.

3.4.2.3 Những lưu ý về tập tin hàm:

Có những hàm không có biến đầu ra và dấu bằng, chúng thường là những hàm vẽ đồ thị hoặc một hình ảnh nào đó ra một cửa sổ riêng, ví dụ dòng định nghĩa một hàm như sau vẫn hợp lệ: Function qplot(side): Ý nghĩa là người lập muốn vẽ một hình vuông khi biết cạnh của nó.

Giao diện đồ họa cho người dùng (GUI - Graphical User Interface)

3.5.1 Bắt đầu thiết kế các giao diện đồ họa

Các GUI giúp cho người sử dụng dễ dàng làm các công việc xử lý dữ liệu mà không phải quan tâm đến các câu lệnh thực hiện việc xử lý đó Người sử dụng GUI chỉ cần chọn, ấn nút và xem kết quả thực hiện.

Tạo các giao diện đồ họa (GUI) trong Matlab khá đơn giản Nếu bạn đã từng sử dụng Visual Basic thì sẽ dễ thấy những sự tương tự của 2 phần mềm Để vào môi trường giao diện đồ họa của GUI, từ màn hình làm việc của Matlab đánh câu lệnh:

Sau câu lệnh, một màn hình GUIDE Quick Start hiện ra Trên màn hình sẽ có 4 templates để người dùng lựa chọn:

Blank GUI (Default): Giao diện GUI trống.

GUI with Uicontrols: Giao diện GUI có hướng dẫn điều khiển.

GUI with Axes and Menu: Giao diện GUI theo tọa độ và công cụ.

Modal Question Dialog: Giao diện GUI có hai nút tùy chọn (Yes - No).

Trong các templates trên thì Blank GUI (Default) là được mặc định sẵn Trong khuôn khổ bài toán kỹ thuật thường dùng giao diện này (Hình 3.3).

Hình 3.3 Màn hình giao diện GUI Để tạo môi trường làm việc trong GUIDE, từ thư mục GUI Quick start bấm chuột chọn Blank GUI (Default), sau đó bấm OK một giao diện làm việc với GUIDE sẽ hiện ra (Hình 3.4) Trong giao diện có các biểu tượng công cụ tùy chọn để người dùng xây dựng và lập trình tính toán tùy theo yêu cầu của bài toán.

Hình 3.4 Màn hình làm việc GUI (Blank Gui )

3.5.2 Thiết kế giao diện đồ họa Để thiết kế giao diện đồ họa trong GUI từ màn hình làm việc người dùng bấm chọn các đối tượng trên thanh công cụ bao gồm các Push Button (nút ấn), radio button (nút chọn), image (hình vẽ), static text (đặt tên) vv, mỗi đối tượng có một vai trò và các tùy chỉnh khác nhau và đặt chúng tại nơi mong muốn trên màn hình chính Chức năng của các đối tượng trên thanh công cụ GUIDE thể hiện trong (Bảng 3.13).

Bảng 3.13 Chức năng của các đối tượng trên thanh công cụ GUI

TT Ký hiệu đối tượng Chức năng đối tượng

1 Tạo nút ấn dùng để điều khiển các đối tượng trên giao diện thực thi lệnh trong hàm Callback.

2 Tạo thanh trượt dùng để tham chiếu và thực thi lệnh điều khiển của đối tượng trên giao diện.

3 Dùng để chọn một hoặc một nhóm đối tượng trên giao diện (sự lựa chọn là duy nhất)

4 Dùng để kiểm tra đánh dấu và thay đổi đặc tính đối tượng đã thực thi.

5 Dùng để mô tả hay đặt tên cho đối tượng điều khiển.

6 Dùng để nhập dữ liệu cho đối tượng được gán nhãn.

7 Dùng để kiểm soát các đối tượng được lựa chọn bởi nút Radio Button.

8 Nút nhấn điều khiển dùng để bật và tắt chức năng thực thi câu lệnh của một hoặc một nhóm đối tượng trên giao diện thiết kế.

9 Dùng để kiểm soát và điều khiển một nhóm đối tượng trên giao diện.

10 Dùng để vẽ đồ họa (2-D, 3-D) cho các đối tượng trên giao diện.

11 Tạo bảng dữ liệu cho các đối tượng điều khiển.

12 Chứa danh sách các mục của đối tượng, cho phép chọn một hoặc nhiều mục trong danh sách.

13 Dùng để bật và lựa chọn đối tượng giữa một tập hợp các tùy chọn.

14 Quản lý một nhóm các đối tượng điều khiển hoặc chương trình liên quan đến nhau trong Active.

3.5.3 Thay đổi các thiết lập đối tượng

Trong một giao diện thiết kế sẽ bao gồm một hay nhiều đối tượng điều khiển Số lượng tùy chọn phụ thuộc vào mục đính, theo yêu cầu của bài toán cụ thể Mỗi đối tượng sẽ có các đặc điểm và thuộc tính riêng Để thay đổi đặc tính của đối tượng nào đó, người dùng bấm chọn và click đúp vào các đối tượng để mở Inspector (thư mục đặc tính)

Trong Inspector của mỗi đối tượng điều khiển chứa nhiều thư mục để thay đổi các đặc tính của đối tượng như: Background Color (mầu nền đối tượng), String (tên hiển thị), fontname, fontsize (phông và kích thước chữ), tag (gán nhãn đối tượng) vv

Khi muốn thay đổi đặc tính nào của đối tượng, người dùng chỉ việc chọn mục cần thay đổi và tiến hành khai báo đặc tính mới Trong Inspector của mỗi đối tượng sẽ gồm hơn 30 thuộc tính có thể thay đổi được, nhưng quan trọng nhất là thuộc tính String và Tag.

3.5.4 Lưu giao diện đồ họa

Sau khi tiến hành thay đổi những các đặc tính cần thiết của đối tượng điều khiển, người dùng cần lưu trữ giao diện đồ họa lại bằng lệnh Save as Matlab lưu giao diện đồ họa như một tập tin với tên đuôi (.fig), và tạo ra một m-file tương ứng M-file này chứa chức năng quan trọng của đối tượng điều khiển là hàm Callback (nơi các hàm số được lập trình và gọi ra khi người dùng tương tác với GUI.

Tất cả dữ liệu sử dụng cho giao diện đồ họa được lưu trữ trong các handles.

Dữ liệu từ đối tượng khác được thiết lập và nhập vào chương trình trong handles thông qua lệnh set và get Lệnh get dùng để lấy giá trị thuộc tính String của đối tượng (giá trị của String được nhập từ bàn phím và được Matlab hiểu là một chuỗi ký tự Lệnh set dùng để thiết lập thuộc tính cho đối tượng.

Lệnh get được khai báo trong handles như sau:

Var =str2num(get(handles.Nameinput,'string'))

Trong đó: Var là biến được gán để tính toán trong Callback, nameinput dùng để truy cập đến ô edit text có gán nhãn là ‘Nameinput’, str2num dùng để chuyển chuỗi ký tự thành số để thực hiện các phép toán logic.

Khi muốn thay đổi phần lập trình nào đó trong các handles, từ màn hình giao diện thiết kế chọn đối tượng và bấm chuột phải chọn View Callback - Callback Sau câu lệnh đặc tính hàm Callback sẽ xuất hiện và người dùng có thể thay đổi những nội dung đã lập trình trước đó. Để lưu handles vào hệ thống dữ liệu chung thì từ màn hình chính thực hiện lệnh:

3.5.5 Chạy giao diện đồ họa

Một giao diện đồ họa của GUI sau khi thiết kế xong thì mỗi biểu tượng trên giao diện sẽ có một chức năng điều khiển riêng và được liên kết với nhau bởi các hàm toán học trong phần lập trình handles của hàm Callback Để chạy giao diện đồ họa chỉ việc bấm vào các biểu tượng trong cửa sổ lệnh của giao diện đồ họa thiết kế.Kết quả tính toán sẽ xuất hiện nếu không có lỗi lập trình nào.

Ứng dụng GUIDE lập giao diện đồ mô phỏng, khảo sát và đánh giá đặc tính động lực học xe dựa trên xe cơ sở TOYOTA INNOVA E 2.0 MT

Bước 1: Gọi hội thoại Guide

Vào phần mềm matlab, từ màn hình Comand Window đánh dòng lệnh Guide sẽ hiện ra hộp thoại sau:

Hình 3.5 Màn hình giao diện gửi

Chọn Blank GUIDE (Default) nhấn OK

Bước 2: Xây dựng các lệnh tính toán trên giao diện

Trong hộp thoại hiện ra kéo và thả các điều khiển Static text, edit text, Push button vào figuge như dao diện (Hình 3.6).

Hình 3.6 Màn hình thiết lập đối tượng giao diện gửi

Trong các điều khiển Static text, edit text, Push button có nhiều thuộc tính khác nhau Trong lập trình Guide quan tâm đến 2 thuộc tính chính: Tag và string.

Tag: là thuộc tính chỉ tên của điều khiển, dùng để gọi ra dao diện làm việc String: là thuộc tính chứa nội dung của điều khiển Ở bài toán trên đặt thuộc tính các khối điều khiển như sau:

+ String: KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC XE TOYOTA INNOVA E 2.0 MT + Tag: Mặc định

+ String: Nhập thông số đầu vào

+ String: KẾT QUẢ KHẢO SÁT

+ String: Đồ thị cân bằng lực kéo

+ String: Đồ thị cân bằng công suất

+ String: Đồ thị đặc tính động lực học

+ String: Đồ thị động lực học khi tải thay đổi + Tag: Mặc định

+ String: Đồ thi đặc tính tia khi tải trọng thay đổi + Tag: Mặc định

+ String: Đồ thị gia tốc

+ String: Đồ thị lực kéo

+ String: Đồ thị cân bằng công suất

+ String: Đồ thị đặc tính động lực học

+ String: Đồ thị động lực học khi tải thay đổi + Tag: Mặc định

+ String: Đồ thị đặc tính tia khi tải thay đổi + Tag: Mặc định

+ String: Đồ thị gia tốc

Sau khi khai báo đặc tính cho các điều khiển thì dao diện màn hình đồ họa sẽ có dạng như trong (Hình 3.7).

Hình 3.7 Màn hình thiết lập đối tượng khảo sát động lực học xe

Bước 3: Tạo phần mềm lập trình trong giao diện

Lưu lại figuge dưới tên dongluchocoto.fig, Matlap sẽ tạo ra một file có tên Dongluchocoto.m, trong file này tìm hàm start -Callback và đánh dòng lệnh như sau:

% - Executes on button press in Start. function Start_Callback(hObject, eventdata, handles)

% hObject handle to Start (see GCBO)

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

NeH=str2num(get(handles.editNeH,'string')) neH=str2num(get(handles.editneH,'string'))

Memax=str2num(get(handles.editMemax,'string')) neM=str2num(get(handles.editneM,'string')) nemax=str2num(get(handles.editnemax,'string')) nemin=str2num(get(handles.editnemin,'string')) a=str2num(get(handles.edita,'string')) b=str2num(get(handles.editb,'string'))

%=======================================================% DAC TINH DONG CO TOYOTA INNOVA E 2021

% Dong co xang - Cong thuc Laydecman clc close all clear all

%==== THONG SO KY THUAT CUA DONG CO INNOVA E 2021== NeH = 102; %kW= Nemax neH = 5600; %v/p

Memax = 183; %Nm neM = 4000; %v/p nemax = 6700; %v/p nemin = 2000; %v/p

Ne = NeH*(a*ne/neH + b*(ne/neH).^2 - c*(ne/neH).^3); %[kW]

% - kk= 0; if kk==1 h1 = figure(11); hold on plot(ne,Ne,'r') plot(ne,Me) grid on

Memax = max(Me); ic = find(Me == Memax); neM = ne(ic); plot([neM neM],[0 Memax],' ') text(neM,Memax + 4,num2str(Memax)) text(neM,0,num2str(neM))

Nemax = max(Ne); ic = find(Ne == Nemax); neH = ne(ic); plot([neH neH],[0 Nemax],' r') text(neH,Nemax+5,num2str(Nemax)) text(neH,0,num2str(neH)) title('Duong dac tinh toc do cua dong co INNOVA E 2021') xlabel('So vong quay truc khuyu ne (v/p)') ylabel('Ne(kW), Me(Nm)') end

%===================================================== g = 9.81; m0 = 1700 ; %[kg] = Khoi luong khong tai m = 2330 ; %[kg] = Khoi luong toan tai

G = m*g/1000; %[kN] = Trong luong toan bo

Ih0 = [3.93 , 2.14, 1.40, 1.0 , 0.85]; % Ty so truyen HOP SO i0 = 4.3 ; % Truyen luc chinh

H = 1.795 ; %[m]= Chieu cao xe kw = 0.2/1000 ; %[kN.s2/m4] rk = (205*0.65 + 16/2*25.4)/1000; %[m] %(Ky hieu Lop: 205 / 65R16) f = 0.05; % He so can lan

Domobuomga = 100; %[%]= Muc ga for So = 1:5 iT = Iso(So); ih = Ih0(So);

Pk = (Me*iT*Eta)/(rk *1000); %[kN]

Pw = kw*B*H*(V/3.6).^2; %[kN] = Luc can KK

D = (Pk - Pw)./G; %[-] = Yeu to Dong luc hoc

Si = f; deltai = 1.05 + 0.05*ih^2; j = (D - Si)*g/deltai; %[m/s2]+ Gia toc

%============== VE DO THI ========% LUC KEO Pk hinh1 = figure(1); hold on set(hinh1,'color','w','Position',[20 200 700 500])

Ymax = 12; xlim([0 Xmax]); ylim([0 Ymax]) plot(V,Pk); text(V(1),Pk(1),num2str(So)) plot(V,Pc,'k','linewidth',1.5) plot([0 Xmax],[Pf Pf],' ')

% - CA THONG SO DAC TRUNG - - if So==4 ic = find(Pc>=Pk); ix=ic(1); Px1= Pc(ix); Vmax1=V(ix); if Vmax1 >=Vmaxv Vmaxv = Vmax1; Pxv=Px1; end plot([Vmaxv, Vmaxv],[0 Pxv],' r'); plot(Vmaxv,Pxv,'o') text(Vmaxv,0,[' Vmax=',num2str(Vmaxv,'%2.1f')],'VerticalAlignment','bottom',… 'HorizontalAlignment','left','FontSize',10) text(V(end),Pc(end),'(Pc=Pf +Pw)','FontSize',10) text(200,Pf-.3,' Pf') end if So== 1 ic = find(Pk==max(Pk)); Vx=V(ic); text(Vx,max(Pk),[' Pkmax=',num2str(max(Pk))],'fontsize',10) end grid on; box on

% - chtit=[' (Domobuomga= ',num2str(Domobuomga),'%; G= ',num2str(m),' kG)']; title(['\bf Do thi can bang luc keo \rm',chtit],'fontsize',12) xlabel('Van toc V [km/h]','fontsize',12) ylabel('Pk [kN]','fontsize',12)

% CONG SUAT NK hinh2 = figure(2); hold on set(hinh2,'color','w','Position',[200 160 500 400]) xlim([0 Xmax]);

Ymax = 120; ylim([0 Ymax]) plot(V,Ne) plot(V,Nk,'r'); text(V(1),Nk(1),num2str(So)) plot(V,Nc,'k','linewidth',1.5)

% - CAC KY HIEU DAC TRUNG - if So==4 ic = find(Nc>=Nk); ix=ic(1);

Nc1= Nc(ix); if Nc1>= Ncv Ncv=Nc1; end plot(0,0,'b'); plot(0,0,'r'); plot(0,0,'-k','linewidth',1.5);

% - plot([Vmaxv, Vmaxv],[0 Ncv],' k'); plot(Vmaxv,Ncv,'o') text(Vmaxv,0,[' Vmax=',num2str(Vmaxv,'%2.1f'),' '],'VerticalAlignment','bottom',

'HorizontalAlignment','right','FontSize',10) end if So==5 ic= find(Ne== max(Ne)); Vx=V(ic); text(Vx+5,max(Ne),[' Nemax=',num2str(max(Ne),'%2.0f')],'fontsize',10) text(Vx+5,max(Nk),[' Nkmax=',num2str(max(Nk),'%2.0f')],'fontsize',10) ic = find( Nc>= 10); ix = ic(1); Vx = V(ix); Ncx=Nc(ix); text(Vx,Ncx,'Nc ','HorizontalAlignment','right','FontSize',10) end grid on; box on

% - title(['\bf Do thi can bang Cong suat \rm',chtit],'fontsize',12) xlabel('Van toc V [km/h]','fontsize',12) ylabel('Ne, Nk [kW]','fontsize',12)

% - hinh3 = figure(3); hold on set(hinh3,'color','w','Position',[600 140 600 500]) xlim([0 Xmax]);

Ymax = 0.5; ylim([0 Ymax]) plot(V,D); text(V(1),D(1),num2str(So)) plot([0 Xmax],[f f],' r')

% - CAC KY HIEU DAC TRUNG - if So== 1 ic = find(D==max(D)); Vx=V(ic); text(Vx,max(D),[' Dmax=',num2str(max(D))],'fontsize',10) end if So ==5 text(V(end)-2,f+0.01,'f'); plot(Vmaxv,f,'o') plot([Vmaxv Vmaxv],[0 f],' r') text(Vmaxv,0,[' Vmax=',num2str(Vmaxv,'%2.1f')],'VerticalAlignment','bottom',… 'HorizontalAlignment','left','FontSize',10) end grid on; box on

% - title(['\bf Do thi Dac tinh Dong luc hoc \rm ',chtit],'fontsize',12) xlabel('Van toc V [km/h]','fontsize',12) ylabel('Yeu to dong luc hoc D','fontsize',12)

% DO THI GIA TOC j hinh4 = figure(4); hold on set(hinh4,'color','w','Position',[700 90 600 500]) xlim([0 Xmax]);

Ymax = 3; %[m/s2]; ylim([0 Ymax]) plot(V,j); text(V(1),j(1),num2str(So)) grid on; box on

% - CA THONG SO DAC TRUNG - - if So== 1 ic = find(j==max(j)); Vx=V(ic); text(Vx,max(j),[' jmax=',num2str(max(j))],'fontsize',10) end if So==5 plot([Vmaxv Vmaxv],[0 f],' r') text(Vmaxv,0,[' Vmax=',num2str(Vmaxv,'%2.1f')],'VerticalAlignment','bottom',… 'HorizontalAlignment','left','FontSize',10) end

% - title(['\bf Do thi Gia toc j \rm',chtit],'fontsize',12) xlabel('Van toc V [km/h]','fontsize',12) ylabel('Gia toc j [m/s2]','fontsize',12)

% Dac dong luc hoc khi tai trong thay doi hinh5 = figure(5); hold on; set(hinh5,'color','w','Position',[800 70 700 500]) h51= subplot(1,20,[1 2]); hold on

Ymax = 0.5; ylim([0 Ymax]) axis off dD = 0.1; plot([0 0],[0 1]) if So==1 for iy= 0:9 y = iy*dD; plot([0 18],[y y]) text(0,y,[num2str(k*y,'%2.2f'),' '],'VerticalAlignment','Middle',…

'HorizontalAlignment','right') end text(0,y+dD,'Dx ','VerticalAlignment','Middle','HorizontalAlignment','right') end

% - h52= subplot(1,20,[3 20]); hold on xlim([0 Xmax]); ylim([0 Ymax]) dD=0.1; set(gca,'Ytick',[0 : dD : 1]) set(gca,'Ytick',[0: dD: 0.9]) plot(V,D); text(V(1),D(1),num2str(So)) plot([0 Xmax],[f f],' r')

% - CAC KY HIEU DAC TRUNG - if So== 1 ic = find(D==max(D)); Vx=V(ic); text(Vx,max(D),[' Dmax=',num2str(max(D))],'fontsize',8) end

% - if So==5 plot(Vmaxv,f,'o') plot([Vmaxv Vmaxv],[0 f],' r') text(Vmaxv,0,[' Vmax=',num2str(Vmaxv,'%2.1f')],'VerticalAlignment','bottom',… 'HorizontalAlignment','left','FontSize',8)

% - text(0,y+dD,'D ','VerticalAlignment','Middle','HorizontalAlignment','right') end if So ==5 text(V(end)-2,f+0.01,'f'); end grid on; box on

% - ch =[' (Domobuomga= ',num2str(Domobuomga),'%;Gx=',num2str(Gx/G),' G)']; title(['\bf Dac tinh dong luc hoc khi Tai trong thay doi \rm',ch]) xlabel('Van toc V [km/h]')

%ylabel('Yeu to dong luc hoc D')

% - hinh6 = figure(6); subplot(1,2,2) plot(V,D); xlabel(‘Van toc o to V[km/h]’); ylabel(‘Yeu to dong luc hoc D]’);

Hold on text(V(1),D(1),num2str(So)) plot([0 Xmax],[f f],' r')

% - CAC KY HIEU DAC TRUNG - if So== 1 ic = find(D==max(D)); Vx=V(ic); text(Vx,max(D),['Dmax=',num2str(max(D))],'fontsize',10) end if So ==5 text(V(end)-2,f+0.01,'f'); plot(Vmaxv,f,'o') plot([Vmaxv Vmaxv],[0 f],' r') text(Vmaxv,0,[' Vmax=',num2str(Vmaxv,'%2.1f')],'VerticalAlignment','bottom',… 'HorizontalAlignment','left','FontSize',10) end grid on; box on hold on

% - x=[0 0.5]; x1=[0 0.4]; x2=[0 0.3] y1=[0 50]; y2=[0 60]; y3=[0 80]; y4=[0 100]; y5=[0 100]; y6=[0 100] subplot(1,2,1) plot(x,y1,x,y2,x,y3,x,y4,x1,y5,x2,y6); xlabel(‘Van toc o to V[km/h]’) ylabel(‘Yeu to dong luc hoc D’) set(gca,'XDir','reverse'); grid on; box on hold on end set(handles.start,'string')

Từ màn hình dao diện (Hình 3.7) bấm vào biểu tượng hình tam giác, một dao diện đồ họa mới xuất hiện để nhập thông số và tính toán động lực học ô tô.

Hình 3.8 Màn hình thiết lập nhập thông số

Bước 4: Xuất kết quả chạy giao diện

Sau khi nhập thông số vào các điều khiển tương ứng và bấm vào nút Push button (Start), thu được kết quả như hình bên dưới

Do thi can bang luc keo (Domobuomga= 100%; G= 2330 kG)

Hình 3.9 Đồ thị cân bằng lực kéo

Do thi can bang Cong suat (Domobuomga= 100%; G= 2330 kG)

Hình 3.10 Đồ thị cân bằng công suất

Do thi Dac tinh Dong luc hoc (Domobuomga= 100%; G= 2330 kG)

Hình 3.11 Đồ thị đặc tính Động lực học

Dac tinh dong luc hoc khi Q thay doi 0.5 (Domobuomga= 100%;Gx=0.5 G)

Hình 3.12 Đồ thị động lực học khi tải trọng thay đổi

Do thi Gia toc j (Domobuomga= 100%; G= 2330 kG)

Hình 3.13 Đồ thị gia tốc j

0.6 Yeu to dong luc hoc D 0

Dac tinh tia dong luc hoc khi tai trong thay doi

Hình 3.14 Đồ thị đặc tính tia động lực học khi tải trọng thay đổi

Phân tích kết quả và đánh giá

Từ đồ thị cân bằng lực kéo (Hình 3.9) ta có nhận xét: Ở mỗi số truyền giá trị cực đại của lực kéo tiếp tuyến Pkmax sẽ tương ứng với mô men quay cực đại của động cơ Memax.

Vận tốc tương ứng với giá trị Pkmax được gọi là vận tốc giới hạn vk.

Nếu vận tốc nhỏ hơn vận tốc giới hạn v < vk , lực kéo tiếp tuyến sẽ giảm do mô men quay của động cơ giảm.

Khi v < vk động cơ không trở lại trạng thái cân bằng mô men quay do đó tốc độ quay sẽ giảm dần cho đến khi dừng máy tức là không thể vận hành ở vận tốc v < vk Điểm cắt nhau của đường lực cản tổng cộng và đường lực kéo tiêp tuyến Pk = f(v) chính là điểm cân bằng lực kéo khi chuyển động ổn định, khi đó vận tốc đạt giá rị cực đại v = vmax Ở mỗi số truyền khi v < vmax đường cong Pk nằm trên đường cong nghĩa là dư lực kéo.Phần lực kéo dư dung để tạo ra khả năng tăng tốc và khắc phục lực cản dốc với độ dốc lớn hơn, tức tạo khả năng vượt dốc vậy vùng (vk - vmax ) là vùng có khả năng tăng tốc.

Khi v = vk thì lực kéo dư Pd = Pk – ( ) đạt lớn nhất và khả năng tăng tốc lớn nhất

Khi v = vmax Pd = 0 không còn khả năng tăng tốc hoặc vượt độ dốc lớn hơn.Khi muốn vượt dốc lơn hơn phải về số thấp hơn.

Trên đồ thị cân bằng lực kéo ta thấy: Ở số truyền 1 tốc độ chuyển động thấp nhưng lực kéo bánh chủ động Pk1 rất lớn do tỷ số truyền từ động cơ đến bánh chủ động lớn, ở các số truyền 2 và 3 tỷ số truyền không chênh lệch nhau nhiều nên các đường cong nằm gần nhau, nhưng lực kéo ở các số truyền này cũng lớn, còn đường cong Pk4, Pk5 có khoảng cách phân bố ở vùng tốc độ cao hơn.

Lực cản lăn không đổi khi vận tốc thay đổi, lực cản tổng cộng Pc=Pf + Pw gồm lực cản mặt đường và lực cản gió nhỏ ở vận tốc thấp và tăng nhanh ở vận tốc cao do lực cản tỷ lệ bình phương với vận tốc.

Từ đồ thị cân bằng công suất (Hình 3.10) ta có nhận xét:

Nếu vận tốc nhỏ hơn vận tốc cực đại v < vmax thì công suất cản tổng cộng Nψ

< Nk, nghĩa là còn dự trữ một phần công suất để tăng tốc hoặc để khắc phục góc dốc lớn hơn.

Nếu độ dốc càng tăng thì công suất chi phí cho lực cản mặt đường càng lớn điểm cắt nhau giữa đường công suất cản tổng cộng Nψ và đường cong công suất kéo sẽ lùi sang bên trái.

Sự phân bố các đường cong công suất ở các vùng tốc độ của xe khác nhau được quyết định bởi sự phân bố tỷ số truyền.Các đường cong công suất kéo Nk nằm phía dưới đường cong công suất động cơ Ne do một phần công suất phải chi phí để phục vụ ma sát trong hệ thống truyền lực Nk = Ne.

Từ đồ thị đặc tính động lực học (Hình 3.11) ta có nhận xét: Ở số truyền thấp tỷ số truyền i càng lớn đồng thời vận tốc cũng càng thấp nên nhân tố động lực học D sẽ lớn hơn Do vậy khi làm việc ở số 1 nhân tố động lực học sẽ là lớn nhất so với các số truyền khác.

Nhân tố động lực học D đặc trưng cho khả năng tốc và khắc phục lực cản của mặt đường Giá trị của nó phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ, tỷ số truyền truyền lực, khả năng bám của các bánh xe chủ động và tốc độ chuyyển động của ô tô Ở mỗi số truyền, điểm cực đại của đường cong Dmax tương ứng với Memax của động cơ, khi đó tốc độ là nhỏ nhất cho phép vk Như vậy ở mỗi số truyền có một giá trị cực đại Dmax, số truyền càng cao Dmax càng nhỏ.

Từ đồ thị đặc tính động lực học (Hình 3.12) ta có nhận xét:

Giá trị nhân tố động lực học tỷ lệ nghịch với trọng lượng toàn bộ của ôtô máy kéo Điều này cho phép chúng ta tính được nhân tố động lực học của chúng cho trường hợp tải trọng bất kỳ theo công thức:

G ,D và Gx , Dx  trọng lượng và nhân tố động lực học của ôtô máy kéo khi đầy tải và khi không đầy tải.

Ta có thể thấy khi non tải thì nhân tố động lực học tăng lên, với trường hợp quá tải thì nhân tố động lực học sẽ giảm đi.

Từ đồ thị gia tốc j (Hình 3.13) ta có nhận xét:

Từ đồ thị ta có thể xác định được gia tốc cực đại ở từng số truyền, ứng với từng tay số ta có thể xác định vận tốc cực đại của tay số đó đạt được

Từ đồ thị tia đặc tính động lực học (Hình 3.14) ta có nhận xét:

Với tải trọng bất kỳ ta sử dụng đồ thị tia để xác định nhân tố động lực học D VD: Với vận tốc 60km/ xác định D khi thiếu tải 60% tại số truyền 2

Tại đồ thị nhân tố động lực học bên phải ta dóng từ đường vận tốc lên cắt đường nhân tố động lực học ở đâu thì dóng sang đồ thị tia nhánh thiếu tải 60% cắt nhánh thiếu tải ở đâu ta dóng xuống sẽ được nhân tố động lực học khi thiếu tải 60%.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Qua khảo sát đường đặc tính động lực học của xe TOYOTA INNOVA E 2.0

MT chúng em rút ra một số kết luận sau: Đã xây dựng được đặc tính của động cơ xe TOYOTA INNOVA E 2.0 MT theo các công thức gần đúng. Đã xây dựng được thuật giải và chương trình khảo sát đặc tính động lực học của xe Toyota innova E 2.0 MT bằng công cụ Guide trong Matlab - Simulink và đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng:

- Ảnh hưởng của tải trọng

- Ảnh hưởng của mặt đường

Qua khảo sát cho thấy loại xe này có nhân tố động lực học không cao nên chỉ thích hợp với loại đường có hệ số cản f thấp, không thích hợp với loại đường nhiều dốc cao, hệ số cản lăn lớn Xe Toyota INNOVA E 2.0 MT là loại xe du lịch phù hợp với nhu cầu sử dụng ở vùng đồng bằng và các đô thị ở Việt Nam.

Do việc nghiên cứu tính chất động lực học của xe TOYOTA INNOVA E 2.0

MT chỉ trên phương diện lý thuyết nên chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót Vì vậy cần phải được kiểm nghiệm lại bằng phương pháp thực nghiệm.