Nghiên ứu khả năng truyền lự kéo tại á bánh xe hủ động ủa ô tô

Vai trò của hệ thống truyền lực trên ô tô .... Hiệu suất hệ thống truyền lực .... Tổn hao công suất trong hệ thống truyền lực .... Hiệu suất của hệ thống truyền lực .... Quan hệ giữa lực

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

1

M C L C Ụ Ụ

LỜI CAM ĐOAN 3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

Chương 1: TỔNG QUAN 8

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực 9

1.1.1 Vai trò của hệ thống truyền lực trên ô tô 9

1.1.2 Chức năng của hệ thống truyền lực 11

1.1.3 Các bộ phận chính trong hệ thống truyền lực 12

1.2 Hiệu suất hệ thống truyền lực 16

1.2.1 Tổn hao công suất trong hệ thống truyền lực 16

1.2.2 Các thành phần hiệu suất 19

1.2.3 Hiệu suất của hệ thống truyền lực 20

1.3 Hiệu suất truyền lực kéo 21

1.3.1 Lực kéo và công suất hữu ích 21

1.3.2 Hiệu suất truyền lực kéo 23

1.4 Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu và nội dung của luận văn 24

1.4.1 Mục tiêu 24

1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 25

1.4.3 Nội dung nghiên cứu 25

Chương 2: QUAN HỆ GIỮA LỰC KÉO VÀ ĐỘ TRƯỢT 27

2.1 Quan hệ giữa lực kéo và sự trượt của bánh xe chủ động 27

2.1.1 Hiện tượng trượt tại vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường 27

2.1.2 Quan hệ lực kéo – độ trượt theo mô hình đơn giản hóa 32

2.2 Hệ số truyền lực 35

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất truyền lực kéo 38

2.4 Các Mô hình lốp 43

2.4.1 Mô hình lốp Pacejca (magic formula) 43

2

2.4.2 Mô hình lốp Burchkhardt 44

Chương 3: TÍNH TOÁN LỰC KÉO TẠI CÁC BÁNH XE CHỦ ĐỘNG 46 3.1 Xây dựng mối quan hệ giữa hệ số truyền lực– hệ số trượt 46

3.1.1 Mối quan hệ giữa hệ số truyền lực– hệ số trượt theo mô hình lốp Pacejca 46

3.1.3 Mối quan hệ giữa hệ số truyền lực– hệ số trượt theo mô hình lốp Burchkhardt 49

3.1.4 So sánh mô hình Burchkhardt và mô hình Pacejca 50

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số tới hệ số truyền lực kéo 50

3.2.1 Ảnh hưởng của vận tốc tới hệ số truyền lực kéo 50

3.2.2 Ảnh hưởng của tải trọng tới hệ số truyền lực kéo 51

3.3 Tính toán lực kéo trên các bánh xe chủ động 53

3.3.1 Lực kéo trên các bánh xe chủ động xe Toyota Altis 2018 53

3.3.2 Lực kéo trên các bánh xe chủ động xe ISUZU 3T5 EURO 4 NPR85KE4 55

3.3.3 Lực kéo trên các bánh xe chủ động xe Hyundai Solati 2019 57

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

3

LỜI CAM ĐOAN

công trình nghiên c u c a riêng

ng d n c a PGS.TS Nguy n Tr ng Hoan Các s li u k t qu nêu trong

4

DANH MỤC CÁC HÌNH V , Đ TH Ẽ Ồ Ị

ng c a ô tô và kh

trong 9

Hình 1 2 Vùng làm vi c c a ô tô v i h th ng truy n l Hình 1 3 ly h 13

Hình 1 4 c u t o bi n mô h p s t ng 14

Hình 1 5 c u t o h p s 14

Hình 1 6 c u t o b

Hình 1 7 c u ch ng trên ô tô 16

Hình 1 8 t n hao công su t trong HTTL 16

Hình 1 9 Quan h gi a các hi u su t truy n l c v i l c kéo h u ích 24

p m ng

Hình 2 2 Quan h l c kéo- t 28

Hình 2 3 Áp su t t i v t ti p xúc c a l ng h p

Hình 2 4 a) Tâm quay t c th i và v n t t c a bánh xe b phanh; b) Tâm quay t c th ng h n l

Hình 2 5 ng c a t i tr n h s x L p 150 15, áp su t 170 k V = 100 km/h.Hình 2.17 a) Di t các h s th quan h 3

Hình 2 6 Bi n thiên c a h s phân b l c kéo h u ích theo h s v n t c lý thuy t c a xe hai c u ch ng 38

Hình 2 7 Bi n thiên c a hi u su t theo t s 39

th th c nghi m th hi n quan h gi a hi u su h s v n t c lý thuy t c a máy kéo hai c u ch ng trên n t 40

th th c nghi m quan h gi a hi u su t truy n l c

H th th c nghi m quan h gi a hi u su t s d ng nghiên

l c kéo t ng và h s v n t c lý thuy t c a xe b n bánh ch ng 42

th quan h gi a h s truy n l c và h s khô theo mô hình Pacejca 46

th quan h gi a h s truy n l c và h s

t theo mô hình Pacejca 47

th quan h gi a h s truy n l c và h s tuy t theo mô hình Pacejca 48

th quan h gi a h s truy n l c và h s t trên

ng theo mô hình Pacejca 48

th quan h gi a h s truy n l c và h s t trên

ng theo mô hình Burchkhardt 49 Hình 3 6 quan h s gi a h s truy n l c và h s t tính theo các công

th c c a Burchkhardt và Pacejca 50

th ng c a vân t c v i h s truy n lkhô theo mô hình Burchkhardt 51

th ng c a t i tr ng v i h s truy n lkhô theo mô hình Burchkhardt 52

th quan h gi a h s truy n l c và h s t trên

7

DANH MỤC CÁC BẢNG

B ng 2 1 Các h s trong công th c Pacejka 44

B ng 2 2 H s th c nghi m trong mô hình Burchkhardt 45

B ng 3 1 B ng thông s k thu t dành cho xe Toyota Altis 2018 53

B ng 3 2 B ng thông s k thu t dành cho xe ISUZU 3T5 EURO 4

NPR85KE4 55

B ng 3 3 B ng thông s k thu t dành cho xe Hyundai Solati 57

8

L I M Ờ Ở ĐẦU

i v i m t chi c xe ô tô, h th ng truy n l c là m t trong nh ng b ph n

ph c t p và r c r i nh t trên xe H th ng truy n l t vai trò th

ng giúp cho xe có th chuy

các bánh nó v n b th t thoát do hi t c a các bánh xe v

ng Vì v y m t v quan tr ng và c p thi t hi

nâng cao kh ruy n công su t c a h th ng truy n l c, t

9

Chương 1 Ổ: T NG QUAN

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực

1.1.1 Vai trò của h ệ thống truy n l c trên ô tô ề ự

c a ô tô mà c n có b ph n truy n và bi i các thông s c

cho phù h p v u ki n chuy ng th c t B ph n này chính l

e T T k

e là mô men c k là bán kính c a bánh xe

Hi n nay, h th ng truy n l c c a ô tô bi i mô men theo hai cách sau:

- Bi i theo c p: h th ng truy n l c có s t s truy

ng trong vùng bi n thiên t s trunhiên, các lo i truy n l c vô c p trên ô tô hi n nay có vùng bi n thiên t s

- o chi u chuy ng trong h th ng truy n l t o s

t trong trên ô tô ch c theo m t chi u, nên mu

- Ng t dòng công su t t ng các bánh xe ch

t i ta ch t t nó khi c n thi t Vì v y, h th ng truy n l c c

Ly h p ợ là b ph n có nhi m v ng t và n ng truy n công su t t

m b o cho ô tô kh i hành m t cách êm d u

8- V ly h p ỏ ợ 9,10,11- đinh tán

gi m t c, có nhi m v s truy n cho HTTL B

hai bán tr c, nh nó mà các bán tr c có th quay v i các v n t c khác nhau khi ô tô quay vòng ho c chuy ng trên m ng g gh Các bán tr c nhi m v truy n mô men t i các bánh xe ch ng

16

Hình 1 7 c u ch ng trên ô tô 1.2. Hiệu su t h ấ ệ thống truy n l c ề ự

1.2.1 T n hao công su t trong h ổ ấ ệ thống truy n l c ề ự

Khi truy n qua HTTL, m t ph n công su t b m i do nhi u nguyên nhân khác nhau T n th t trong h th ng truy n l c làm gi m công su t truy n t i các bánh xe ch ng

c u cho th y, trong nhi ng h p t n th t này khá l n Ch ng h n, và

c x l nh khi nhi o xu i 0ng tiêu

u s d ng r ng rãtham gia vào vi c t o nên 2 lo i t n th t: t n th t do ma sát và t n th t do l c

u ki n làm vi c bì ng thì t n th t t i các c coi là nnhi u so v i t n th t t

T n th t do ma sát t p trung ch y u các v p c a các bá

t ph n các Lo i t n th t này ph thu c vào ch

18

T n th t ch xu t hi n trong các HTTL có t s truy

liên t c (bi n mô th y l c, CVT) T n th t này r t l i v i các bi n mô

th y l c bi t là khi làm vi c v i t i tr ng (mô men truy n l

chính là lý do mà trong nhi ng h p bi n mô th y l c ch tham giatruy n công su t khi xe kh i hành và làm vi c v i t i r t l

th i gian v n hành c a ô tô, bi n mô b khóa c ng Trong các h th ng truy n l

t chi n t tr ng l n trong m t mát công su t chung c a h th

Công su c hình thành t 2 y u t : mô men và v n t c N

không có hi t và b qua t n th t công su t ký sinh thì ch cò

Trong h th ng truy n l c có t s truy n bi n thiên liên t c, hi n

t luôn t n t i, gây nên t n hao công su t do m t mát v v n t c Hi n

l n do t n th t công su t ký sinh r t nh , thì HTTL v i h p s t ng và CVT có p th u do m t mát công su t trong bi n mô th y l c và

th ng th y l u khi n

u su t c a m t HTTL, c n phân tcác t n th t và các thành ph n hi u su t trong t ng h p c th

1.3 Hiệu su t truy n l c kéo ấ ề ự

1.3.1 L c kéo và công ự suấ ữt h u ích

22

ng xá thì l c kéo h u ích l i ph thu c nhi u vào s

xe v i m ng Lúc này, l c kéo h u ích ph thu c ch y u vào s

trung bình nào 1.9)

1.4 M ục tiêu, đối tượng nghiên c u và n i dung c a luứ ộ ủ ận văn

1.4 M c tiêu 1 ụ

xe các mô hình l p thông d ng (Pacejka, Burckhardt, Ammon, ) và

Hình 1 9 Quan h gi a các hi u sutruy n l c v i l c kéo h u ích

- M i quan h gi a h s truy n l c kéo h s t theo mô hình lPacejca

- M i quan h gi a h s truy n l c kéo h s t mô hình lBurchkhardt

- So sánh mô hình Burchkhardt và mô hình Pacejca

26

2- Kh o sát ng c a m t s thông s t i h s truy n l c kéo

- ng c a v n t c t i h s truy n l c kéo

- ng c a t i tr ng t i h s truy n l c kéo

3- Tính toán l c kéo trên các bánh xe ch ng

- L c kéo trên các bánh xe ch ng xe Toyota Altis 2018

- L c kéo trên các bánh xe ch ng xe ISUZU 3T5 EURO 4 NPR85KE4

- L c kéo trên các bánh xe ch ng xe Hyundai Solati 2019

K t lu n và khuy n ngh

K t luế ận chương 1

khác nhau T n th t trong h th ng truy n l c làm gi m công su t truy n

27

Chương 2: QUAN H Ệ GI A LỮ ỰC KÉO VÀ ĐỘ TRƯỢT

2.1 Quan h ệ giữa l c kéo và s ự ự trượ ủt c a bánh xe ch ủ động

2.1.1 Hiện tượng trượ ạt t i v t ti p xúc gi a bánh xe v i mế ế ữ ớ ặt đường

toàn trong khi xe v ng yên

nhau và có quy lu t phi tuy n Nhìn chung, quan h l t có d

% 100

V



Hình 2 2 Quan h l c

tuy n tính n n AB trên hình 2.1 Theo các s ) li u th c nghi m, l c kéo

t giá tr c i t trong kho ng 15 20 %   S p theo c

t s làm gi m nhanh chóng l c kéo t giá tr cp W t i giá tr i sW

hi n trên hình 2.1

p và  s là các

giá tr c a h truy n l c kéo khi l t c

toàn

Cho t i nay, v t lý thuy t chính xác v quan h gi a

Theo lý thuy t Julien, có th coi ta lông l t d

v t ti c coi là có hình ch nh t và áp su t phân b u trên v t

a, v t ti c chia thành các vùng bám và

gi a bánh xe và m ng Khi mô men xo n tác d ng lên bánh xe, trong

ph c c a v t ti p xúc, mô men này t o nên bi n d

xúc khi không có s tr t gi a ta lông l p xe v i m ng

Gi thi t r ng trong vùng bám, khi không có s t gi a l

thì l c kéo trên m chi u dài c a v t ti p xúc t l thu n v i bi n

t p

xc

t

l F

32

L

1 2

Trong th c t , áp su t trong v t ti p xúc phân b u mà gi m d

t t

i l k ixdx k

t x

t

t

i

F tg

C l

k



i C

t

p p

t t

x

l W pb

i l k dx

p t

t

p c

C

W l

k

W i

2 2

W W

l

l W F

i

p p

t

c p

W l

Wl F

i

p t

c p xa

4 2

W W

F F

F

i

p p

xa xs x

35

So sánh v i lý thuy t Julien, có th th y là lý thuy n hoá ch

F C

F F

  (2.28) 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất truyền lực kéo

V

Hình 2 6 Bi n thiên c a h s phân b l c kéo h u ích theo h s v n t c lý

thuy t c a xe hai c u ch ng

ng trên n t

Hình 2 9 th th c nghi m th hi n quan h gi a hi u su

và h s v n t c lý thuy t c a máy kéo hai c u ch

trên n t

41

khác nhau

hình 2.10

ình 2.10ké

Hình 2 10 th th c nghi m quan h gi

hi u su t truy n l c v i l c kéo t ng và h

v n t c lý thuy t

43

2.4 Các Mô hình l p ố

2.4.1 Mô hình l p Pacejca (magic formula) ố

c coi là công th c mô t t t nh t m i quan h x gi a l c F

H s D t o nên giá tr c x cùng v i h s Si c a F v Tích BCD cho

nghiêng c ng cong khi i + Sh = 0 Giá tr c a các h s c tính theo m t s h s bi c l y t c tính c a l p Ngoài ra, chúng còn

M t trong nh ng mô hình d s d ng và cho k t qu g n v i th c t là

mô hình Burchkhardt Theo mô hình này, m i quan h gi a l c d c và

ph c v cho vi c tính toán và nghiên c u

u khi t làm gi m t n hao công su t, gi m m c tinhiên li u, mòn l p

- Vì v y chúng ta c n ph c l c kéo t i các bánh xe ch ng b

trên các xe c th

46

Chương 3: TÍNH TOÁN L C KÉO T I CÁC BÁNH XE CH Ự Ạ Ủ ĐỘNG

3.1 Xây d ng mự ối quan h gi a h sốệ ữ ệ truy n l c h sốề ự – ệ trư t ợ

3.1.1 M i quan h ố ệgiữa h s truy n l c h s ệ ố ề ự – ệ ố trượt theo mô hình lốp

Pacejca

N u b qua các h s Sh và SV, công th c Pacejka có th c vi i

d ng sau :

x Dsin arctanC B1E i S  hEarctanB i S  h S V

i,  sin arctan 1   arctan   

Hình 3 1 th quan h gi a h s truy n l c và h s

khô theo mô hình Pacejca

Hình 3 4 th quan h gi a h s truy n l c và h s t trên m t s lo

ng theo mô hình Pacejca

Hình 3 5 th quan h gi a h s truy n l c và h s t trên m t s lo

ng theo mô hình Burchkhardt

50

3.1.4 So sánh mô hình Burchkhardt và mô hình Pacejca

K t qu tính toán trên m t s lo ng b ng hai công th c trên, th

hi i d ng quan h gi a h s truy n l c x v i h s  c t

hi n trên hình

Hình 3 6 quan h s gi a h s truy n l c và h s t tính theo các công

th c c a Burchkhardt và Pacejca 3.2 Khảo sát ảnh hưởng c a m t s thông số ớ ệ ốủ ộ ố t i h s truy n l c kéo ề ự

3.2.1. Ảnh hưởng của v n t c t i h s truy n l c kéo ậ ố ớ ệ ố ề ự

kho ng 9,% và gây nên s sai l ch v h s  không quá 8%

3.2.2 Ảnh hưởng của t i tr ng t i h s truy n l c kéo ả ọ ớ ệ ố ề ự

Khi bánh xe ph i ch u t i tr ng th ng l n, công th c c aBurckhardt s có thêm thành ph n n ng c a t i tr ng (

53

3.3 Tính toán l c kéo trên các bánh xe ch ự ủ động

3.3.1 L c kéo trên các bánh xe ch ự ủ động xe Toyota Altis 2018

Thông s kố ỹ thu t ậ Altis 2.0V CVT-i

B ng 3 1 B ng thông s k thu t dành cho xe Toyota Altis 2018

Coi v trí tr ng tâm là chính gi a xe D a vào b ng trên ta có l c tác d ng lên

Fz=Gb/L (3.4)

c a xe G: tr ng toàn t i

Fx = x Fz

54

K t qu tính toán trên m t s lo ng b ng mô hình l p Burchkhardt

i v i xe Altis 2.0V CVT-i cho ta th y m i quan h gi a l

bánh xe v i m xng (F) và h s t(i)

Hình 3 9 th quan h gi a l c d c và h s t trên m t s lo

v i xe Altis 2.0V CVT-i

Fx = x Fz

K t qu tính toán trên m t s lo ng b ng mô hình l p Burchkhardt

i v i xe ISUZU 3T5 EURO 4 NPR85KE4 3.5 t n cho ta th y m i quan h

gi a l a bánh xe v i mx) và h s ng (Ft(i)

Hình 3 10 th quan h gi a l c d c và h s t trên m t s lo

i v i xe ISUZU 3T5 EURO 4 NPR85KE4 3.5 T N

57

3.3.3 L c kéo trên các bánh xe ch ng xe Hyundai Solati 2019 ự ủ độ

Thông s kố ỹ thu t ậ Hyundai Solati

Fx = x Fz

K t qu tính toán trên m t s lo ng b ng mô hình l p Burchkhardt

i v i xe Hyundai Solati 2019 cho ta th y m i quan h gi a l

gi a bánh xe v i m x) và h s ng (F t(i)

58

Hình 3 11 th quan h gi a l c d c và h s t trên m t s lo

i v i xe Hyundai Solati 2019

- Tính toán, xây d th quan h gi a h s truy n l

Kh o sát ng c a m t s thông s t i m i quan h gi a h s truy

tình c a PGS.TS Nguy n Tr ng Hoan song lu không tránh kh i còn có

nh ng sai sót, r t mong nh c s góp ý c a các th y, cô

Trong th i gian t i, ng phát tri n c tài là ti n hành th nghi m

3 Harald Naunheimer, Bernd Bertsche, Joachim Ryborz, Wolfgang №vak,

Automotive Transmissions: Fundamentals, Selection, Design and

Application Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2011

4 Julian Happian-Smith, An Introduction to Modern Vehicle Design

Butterworth-Heinemann, 2002

5 Giancarlo Genta, Lorenzo Morello, The Automotive Chassis Engineering

Principles, Vol 1: Components Design, Vol 2: System Design Springer,

9 J.I Wong, Theory of Ground Vehicles John Wiley & Sons 2001 ,

10 Hans B Pacejca, Tyre and Vehicle Dynamics Elsevier, 2005