Gọi M là tốc độ góc mà ở đó động cơ đạt công suất cực đại PM thì vớiđộng cơ cháy cưỡng bức ta dùng Với động cơ diesel phun gián tiếp ta dùngVới động cơ diesel phun trực tiếp ta dùng Mo
NỘI DUNG
Thông số xe
Kích thước tổng thể bên ngoài (D x
Chiều dài cơ sở (mm) 2600
Chiều rộng cơ sở (Trước/Sau) (mm) 1475 / 1465
Khoảng sáng gầm xe (mm) 150
Bán kính vòng quay tối thiểu (m) 5,2
Trọng lượng toàn tải (kg) 1540
Số xy lanh 4 xylanh thẳng hàng/ 4 cylinders inline
Dung tích xy lanh (cc) 1353
Công suất tối đa (hp/rpm) 100/6000
Mô men xoắn tối đa (Nm/rpm) 132/4200
Tốc độ tối đa( km/h) 160
Hệ thống truyền động Cầu trước
Dung tích bình nhiên liệu (L) 45
Tiêu thụ nhiên liệu ( L/100Km)
Ý nghĩa, Mục đích
Gia tốc tối đa có thể đạt được quyết định bởi hai yếu tố moment xoắn cực đại ở bánh xe chủ động và lực kéo cực đại ở bánh xe Moment xoắn cực đại phụ thuộc vào động cơ và truyền động Lực kéo cực đại phụ thuộc vào điều kiện bám của lốp xe với mặt đường.
Cơ sở lý thuyết
3.1 Động lực học động cơ
Công suất cực đại có thể đạt được của động cơ đốt trong là một hàm vận tốc gốc e Hàm này phải được xác định bằng thí nghiệm thực nghiệm Tuy nhiên, hàm P e P e ( ) e hàm thể hiện công suất, có thể xác định bằng đa thức bậc 3
Hình 4.1 Moment và công suất của động cơ cháy cưỡng bức
Gọi M là tốc độ góc mà ở đó động cơ đạt công suất cực đại P M thì với động cơ cháy cưỡng bức ta dùng
Với động cơ diesel phun gián tiếp ta dùng
Với động cơ diesel phun trực tiếp ta dùng
Moment xoắn truyền đi của động cơ T e moment tạo ra công suất P e
Một động cơ về lý thuyết có thể làm việc ở bất kì thời điểm nào bên dưới đường e e ( ) e
P P Có thể cho số vòng quay của động cơ là không đổi bằng cách tạo một lực phanh Khi đó thông qua mở họng nạp ta tạo ra được nhiều công suất hơn tới khi họng mở hết cỡ và động cơ sẽ đạt được công suất cực đại ở số vòng quay đó
Công suất tăng theo e và tiếp tục tăng cho đến khi đạt giá trị cực đại P M sau đó bắt đầu giảm Moment xoắn T e =P e /ω e cũng tăng theo ω e nhưng đạt cực đại ở trước điểm công suất cực đại Moment xoắn bắt đầu giảm sớm hơn công suất Khi công suất bắt đầu giảm moment xoắn đã giảm rất xa so với điểm cực đại của nó Thông thường người lái ít khi cảm nhận được công suất động cơ khi mà chỉ cảm nhận moment xoắn Động cơ có nhiệm vụ biến đổi hóa năng từ nhiên liệu thành công năng ra trục khuỷu động cơ Tùy theo điều kiện làm việc, sự chuyển hóa này diễn ra với một hiệu suất cụ thể Mỗi điểm dưới đường cong
P e =P e (ω e ) có thể là một điều kiện làm việc ở hiệu suất riêng Hiệu suất cực đại thông thường xảy ra xung quanh số vòng quay tương ứng với moment xoắn cực đại khi mà họng nạp mở rộng hoàn toàn
Hình 4.3 Công suất động cơ cháy cưỡng bức với những đường hằng số hiệu suất Đơn vị công suất
Công suất theo hệ số mét là Watt (W)
Có 4 loại mã lực: theo quốc tế, hệ mét, nước, điện
Sự tiêu thụ nhiên liệu ở tốc độ không đổi Xem phương tiện chuyển động thẳng với tốc độ không đổi V x Năng lượng di chuyển có thể tính bằng cách nhân công suất ở bánh chủ động với thời gian d là khoảng di chuyển
E là năng lượng cần thiết để quay bánh xe Để xác định năng lượng thực sự cần thiết để làm cho toàn bộ bánh xe hoạt động chúng ta phải quan tâm đế những hệ số hiệu suất Chúng ta sử dụng ƞ e cho hiệu suất động cơ, H cho nhiệt trị của nhiên liệu và ρ f cho tỉ trọng của nhiên liệu. Khi xe chuyển động ở tốc độ không đổi lực kéo F x cân bằng với lực cản Khi đó nhiên liệu tiêu thụ mỗi đơn vị khoảng cách q là
Toàn bộ đường cong biểu diễn công suất đi lên khi tỉ số nén động cơ tăng.
Số vòng quay ở moment xoắn cực đại của động cơ cũng có thể thay đổi bằng việc cam chiều dài vòi phun Đường cong công suất bánh xe hay công suất phân bố mặt đường có thể có hình dạng khác và số vòng quay cực đại của động cơ khác vì mất mát do truyền động Kết quả tốt nhất đạt được từ đường cong công suất có thể đo qua lực kế gắn ở khung xe Ứng xử lý tưởng của động cơ
Người ta nói rằng một động cơ lý tưởng là động cơ tạo ra công suất không đổi không phụ thuộc vào vận tốc Với loại động cơ lý tưởng này chúng ta có
Hình 4.4 Đường cong biểu diễn moment xoắn và công suất của động cơ lý tưởng
Trong phần động lực học ô tô chúng ta đã giới thiệu một hộp số giữ động cơ làm việc ở công suất cực đại hoặc một vùng lân cận cực đại Vì thế về mặt thực tiễn chúng ta điều khiển công suất động cơ để công suất ở bánh xe là một hằng số có giá trị cực đại Moment xoắn ở bánh xe gần với moment xoắn của động cơ lý tưởng Biểu diễn công suất không đổi là động cơ điện Động cơ lý tưởng tạo ra mối quan hệ tuyến tính giữa moment xoắn và tốc độ quay
Tuy nhiên động cơ đốt trong không làm việc như động cơ lý tưởng
Công suất cực đại và moment xoắn ở cùng số vòng quay ω M lý tưởng của động cơ có công suất cực đại và moment xoắn cực đại ở cùng số vòng quay Tuy nhiên điều đó là không thể vì moment xoắn cực đại của động cơ cháy cưỡng bức ở
Khi moment xoắn cực đại công suất có giá trị
Tuy nhiên khi công suất cực đại của moment xoắn là
Hình 4.5 Mối quan hệ tuyến tính giữa moment xoẵn và tốc độ quay của động cơ lý tưởng
3.2 Đường truyền động và hiệu suất
Chúng ta dùng từ truyền động để gọi tên hệ thống và thiết bị truyền momen xoắn và công suất từ động cơ đến bánh xe chủ động Một đường truyền bao gồm:Động cơ, li hợp, hộp số, các đăng, vi sai, các bán trục.
Hình 4.6 Đường truyền động của xe có cầu sau chủ động Động cơ là nguồn công suất của đường truyền Giá trị đầu ra là Te và ω e
Li hợp liên kết và tách động cơ với phần còn lại của đường truyền.
Hộp số thay đổi tỉ số truyền giữa động cơ và bánh xe chủ động.
Các đăng liên kết hộp số với vi sai Không có các đăng ở xe có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động và động cơ đặt sau, cầu sau chủ động.
Vi sai giống như là hộp số có tỉ số truyền không đổi cho phép bánh xe chủ động có vận tốc khác nhau.
Hình 4.7 Momen xoắn và số vòng quay đầu vào-ra ở mỗi bộ phận trên đường truyền Động cơ kết nối với trục bánh xe thông qua đường truyền Do cản trở trên đường truyền đặc biệt là hộp số, công suất ở trục bánh xe luôn nhỏ hơn công suất ở đầu ra trục động cơ Tỉ số giữa công suất đầu ra và đầu vào gọi là hiệu suất. out in
Công suất của bánh xe là công suất đầu ra Pout = Pw Và công suất động cơ là công suất đầu vào đường truyền Pin = Pe w e
Một bánh xe với bán kính Rw lắn với vận tốc Vx, tốc độ góc ω w : x w w v R
Cả hai bộ phận trên đường truyền làm thay đổi tỉ số truyền là hộp số và vi sai ng là tỉ số truyền của hộp số và nd là tỉ số truyền của vi sai Tỉ số truyền của cả đường truyền là: n n n g d
Tốc độ góc của động cơ là n lần tốc độ góc của bánh xe e n w n n g d w
Hình 4.8 Lốp xe bán kính R w lăn với vận tốc v, tốc độ góc ω w
Động cơ đặt phía trước và phía sau, cầu trước và cầu sau chủ động. Động cơ có thể được lắp ở phía trước hoặc phía sau xe Chúng được gọi là động cơ phía trước hay động cơ phía sau tương ứng Các bánh xe chủ động có thể là các bánh trước, các bánh sau hoặc tất cả các bánh xe Vì vậy, có 6 khả năng kết hợp Trong số 6 sự kết hợp đó, động cơ đặt phía trước cầu trước chủ động, động cơ đặt phía trước cầu sau chủ động và động cơ đặt phía trước cả hai cầu chủ động là những kiểu phổ biến nhất Chỉ có một vài nhà sản xuất tạo ra những chiếc xe với động cơ phía sau và cầu sau chủ động Tuy nhiên, không có xe đặt động cơ phía sau cầu trước chủ động.
Công suất của bánh xe là P w e , và vận tốc góc ở bánh xe là e w n n g d
Ta có P=Tω , ta có thể tính được momen xoắn ở bánh xe Tw, là: w e w g d g d w e
Định luật về công suất Đối với bất kì chi tiết nào trong hệ thống truyền động, có một định luật đơn giản cần phải nhớ: in out loss
Ngoài ra, vì: công suất=momen xoắn × vận tốc góc
Bất cứ sự thay đổi nào trong hộp số có thể làm giảm hoặc tăng momen xoắn đầu vào bằng việc tăng hoặc giảm vận tốc góc.
Hiệu suất thể tích, hiệu suất nhiệt, hiệu suất cơ học.
Có một mối liên hệ giữa công suất có thể đạt được của nhiên liệu và công suất ở đầu ra trục truyền động:
V là hiệu suất thể tích động cơ
M là hiệu suất cơ học
Thiết kế hộp số
Các phương trình tốc độ và lực kéo có thể được sử dụng để tính toán tỷ số bánh răng của hộp số cũng như hiệu suất của xe Về lý thuyết, động cơ nên hoạt động ở công suất tối đa để có hiệu suất tốt nhất Tuy nhiên, để kiểm soát tốc độ của xe, chúng ta cần thay đổi vận tốc góc của động cơ Do đó, chúng tôi chọn một phạm vi vận tốc góc(ω1, ω2) xung quanh ωM, được liên kết với PM công suất tối đa,và quét qua đó nhiều lần tại các bánh răng khác nhau Phạm vi (ω1, ω2) được gọi là phạm vi làm việc của động cơ Theo hướng dẫn chung, chúng tôi có thể sử dụng các khuyến nghị sau đây để chỉ định tỷ số truyền của hộp số xe
1 Chúng tôi có thể thiết kế tỷ số truyền vi sai nd và bánh răng cuối cùng sao cho bánh răng cuối cùng nn là bánh răng trực tiếp, nn= 1, khi xe đang di chuyển ở tốc độ đường cao tốc vừa phải Sử dụng nn= 1 ngụ ý rằng đầu vào và đầu ra của hộp số được kết nối trực tiếp với nhau Tương tác trực tiếp tối đa hóa hiệu quả cơ học của hộp số.
2 Chúng tôi có thể thiết kế tỷ số truyền vi sai và thiết bị cuối cùng nn sao cho bánh răng cuối cùng nn là bánh răng trực tiếp, nn= 1, khi xe đang di chuyển ở tốc độ tối đa có thể đạt được.
3 Bánh răng thứ nhất n1 có thể được thiết kế bởi các bánh xe dẫn động mô- men xoắn tối đa mong muốn Mô-men xoắn tối đa được xác định bởi độ dốc của đường leo núi.
4 Chúng ta có thể tìm thấy các bánh răng trung gian bằng cách sử dụng điều kiện ổn định bánh răng Điều kiện ổn định cung cấp rằng tốc độ động cơ không được vượt quá tốc độ tối đa cho phép nếu chúng ta giảm bánh răng từ ni xuống ni-1,khi động cơ hoạt động ở mô-men xoắn cực đại tính bằng in.
Hình 4.12 Sơ đồ tốc độ các cấp số cho thiết kế hình học của hộp số Để xác định tỉ số trung gian, có hai phương pháp được đưa ra :
4.1 Thiết kế hộp số theo hộp số hình học
Khi bước nhảy của tốc độ động cơ ở hai cấp số kế tiếp là không đổi tại một tốc độ xe, chúng ta gọi là mô hình hộp số Các điều kiện thiết kế cho một hộp số hình học là nơi cg là tỷ lệ tương đối liên tục và được gọi là bước nhảy.
Chứng minh: Một hộp số hình học có bước nhảy tốc độ động cơ không thay đổi ở bất kì sự thay đổi cấp số Vì vậy, một hộp số hình học phải có sơ đồ tốc độ cấp số như thể hiện trong hình 4.12
Dải làm việc của động cơ được xác định bởi hai tốc độ (w1, w2)
Khi động cơ đạt đến tốc độ tối đa w2 ở cấp số thứ i với tỷ số truyền ni, chúng ta chuyển qua cấp số ej+> để giảm tốc độ động cơ xuống còn w1 Bước nhảy tốc độ của động cơ là không thay đổi với bất kỳ sự thay đổi cấp số ej đến ej+> Sử dụng phương trình tốc độ (4.58), chúng ta có :
Chúng ta sẽ chỉ ra tốc độ tối đa của động cơ tại cấp số ni khi có vi và cấp số n i-1
Và do đó, tốc độ tối đa ở cấp số i so với tốc độ tối đa ở cấp số i-1 thì nghịch đảo với tỉ số truyền của hộp số
Sự thay đổi tốc độ xe giữa cấp số n i-1 và ni được xác định:
Và được gọi là vòng tốc độ
Có bước nhảy cg, và biết tốc độ tối đa vi của xe ở cấp số ni, đủ để tìm vận tốc tối đa của chiếc xe ở các cấp số khác
Hình 4.13 Tốc độ của các số trong thiết kế hộp số cấp tiến
Khi khoảng tốc độ của một chiếc xe trong hai cấp số liên tiếp được giữ cố định, chúng ta gọi nó là hộp số cấp tiến Các điều kiện thiết kế cho một hộp số cấp tiến là
Trong đó ni-1,ni,n i+1 là các tỉ số truyền của 3 cấp số kế tiếp nhau
Sự khác biệt về tốc độ xe ở tốc độ động cơ tối đa là :
Bước nhảy của hộp số cấp tiến giảm ở những cấp số cao hơn Nếu bước nhảy Cgi giữa ni và n i+1
Công suất tối đa có thể đạt được Pe của một động cơ đốt trong là một hàm theo vận tốc góc động cơ we Hàm này phải được xác định bằng cách thử nghiệm, tuy nhiên, hàm Pe= Pe(we), được gọi là công suất chỉ thị, có thể được tính toán bằng công thức
Wmm là vận tố góc được đo bằng [ rad/ s], tại đó công suất động cơ đạt đến giá trị cực đại
Mô-men xoắn của động cơ Te là mô men cung cấp cho
Một động cơ lý tưởng là một động cơ sản sinh ra công suất không đổi ở bất kì tốc độ Đối với động cơ lý tưởng, chúng ta có :
Chúng ta sử dụng hộp số để làm cho động cơ xấp xỉ ở một hằng số công suất gần PM Để thiết kế một hộp số chúng tôi sử dụng hai phương trình: phương trình vận tốc i d e x w n n v
R và phương trình lực kéo
Các phương trình này chỉ ra rằng vận tốc vx của xe tỷ lệ với vận tốc góc của động cơ we, và lực kéo Fx tỉ lệ thuận với mô men xoắn của động cơ Te, trong đó, Rw là bán kính lốp làm việc, nd là tỷ số truyền của vi sai, ni là hộp tỷ số truyền cấp số thứ i của hộp số, và n là hiệu suất của toàn bộ truyền động. Các ký hiệu a x gia tốc
, 0, , 6 a i i Hàm theo hệ số T e T e ( ) e a x gia tốc đạt được
AWD 4 bánh xe chủ động c g Hệ số liên hệ giữa các tỉ số truyền
C c Hệ số trượt d Quãng đường đi được
FWD Cầu trước chủ động
H Nhiệt trị của nhiên liệu m Khối lượng xe in out n
Tỉ số truyền n i Tỉ số truyền ở tay số thứ i n d Tỉ số truyền vi sai n g Tỉ số truyền chung
P P P Hệ số biểu diễn hàm công suất
P Công suất tối đa có thể đạt được của động cơ e e ( ) e
P P Hàm biểu diễn công suất
P M Công suất tối đa q Lượng nhiên liệu tiêu thụ mỗi đơn vị khoảng cách n r
RWD Cầu sau chủ động
T d Momen xoắn đầu vào vi sai
, v x v Vận tốc v min Vận tốc tối thiểu tương ứng với min v
Biến thiên vận tốc giữa 2 tay số khác nhau
d Vận tốc góc đầu vào của vi sai
e Vận tốc góc của động cơ
min Vận tốc tối thiểu của động cơ
M Vận tốc góc của động cơ ở công suất tối đa
max Tốc độ tối đa của động cơ
Vận tốc góc của bơm r out in
Phương pháp giải
Có bước nhảy cg và biết tốc độ tối đa vi của xe ở cấp số ni, đủ để tìm vận tốc tối đa của chiếc xe ở các cấp độ khác
Hình 4.13 Tốc độ của các cấp số trong thiết kế hộp số cấp tiến
5.1 Thiết kế tỉ số truyền hộp số cấp tiến
Khi khoảng tốc độ của một chiếc xe trong hai cấp số liên tiếp được giữ cố định, chúng ta gọi nó là hộp số cấp tiến Các điều kieenh thiết kế cho một hộp số cấp tiến là
Trong đó ni-1 , ni , ni+1 là các tỉ số truyền của 3 cấp số kế tiếp nhau
Sự khác biệt về tốc độ xe ở tốc độ động cơ tối đa là:
Bước nhảy của hộp số cấp tiến giảm ở những cấp số cao hơn Nếu bước nhảy Cgi giữa ni và ni+1
Công suất cực đại đạt được Pe của động cơ đốt trong là hàm của vận tốc góc ωe Hàm này phải được xác định bằng thực nghiệm, tuy nhiên, hàm Pe Pe(ωe), được gọi là hàm hiệu suất năng lượng, có thể được ước tính bằng đa thức bậc ba
Trong đó P1 , P2 ,P3 (đối với động cơ xăng ) được xác định:
P M là công suất cực đại của động cơ, tính bằng kW ω M là tốc độ góc của động cơ mà tại đó công suất đạt cực đại, tính bằng rad/s.
Một động cơ lý tưởng là một động cơ sản sinh công suất không đổi ở bất kì tốc độ Đối với động cơ lý tưởng, chúng ta có
Chúng ta sử dụng hộp số để làm cho động cơ xấp xỉ ở một hangwd số công suất gần PM Để thiết kế một hộp số chúng ta sử dụng hai phương trình: phương trình vận tốc
Và phương trình lưc kéo
Các phương trình này chỉ ra rằng vận tốc vx của xe tỉ lệ với vận tốc góc của động cơ ω e và lực kéo Fx tỉ lệ thuận với moment xoắn của động cơ Te , trong đó
Rw là bán kính lốp làm việc, ɳ d là tỉ số truyền của vi sai, ni là tỉ số truyền của hộp số ở cấp thứ I và ɳ là hiệu suất của toàn bộ truyền động.
1.1.1 các kí hiệu ax : gia tốc đạt được
Fx : lực kéo m ; khối lượng của xe n : tỉ số truyền nd : tỉ số truyền vi sai
P1, P2, P3 : hệ số biểu diển hàm công suất
Pe: công suất tối đa có thể đạt được của động cơ
PM : công suất tối đa ω e : vận tốc góc của động cơ ω min : tốc độ tối thiểu của động cơ ω M : vận tốc góc của động cơ ở công suất tối đa
Tính toán và phân tích kết quả
6.1.1Xe đứng yên trên mặt phẳng
6.1.2 Xe đứng yên trên dốc, đầu hướng lên và phanh bánh trước
6.1.3 Xe đứng yên trên dốc, đầu hướng lên và phanh bánh sau
6.1.4 Xe đứng yên trên dốc, đầu hướng lên và phanh hai bánh
6.1.5 Xe đứng yên trên dốc, đầu hướng lên và phanh hai bánh
6.1.6 Xe đứng yên trên dốc đầu hướng xuống
6.1.7 Xe đứng yên trên dốc đầu hướng xuống
2 ( cos 2 ) sin 0 cos sin 15500 8680 cos sin ( )
6.1.8 Xe chuyển động trên mặt phẳng, cầu trước chủ động Điều kiện bám
1max 1 max max 2 max max 2
6.1.9 Xe chuyển động trên mặt phẳng, cầu sau chủ động
−2F z1 a 1 +( mg−2 F z1) a 2−mah=0 ¿>F z 2 =m ( a 1 g+2l ah ) ( N ) ¿>F z 1 =m ( a 2 g−ah 2l ) ( N ) Điều kiện bám
6.1.10 Xe chuyển động trên mặt phẳng, hai cầu chủ động
−2F z1 a 1 +( mg−2 F z1) a 2−mah=0 ¿>F z 1 =m ( a 2 g−ah 2l ) ¿>F z 2 =m ( a 1 g+2l ah ) Điều kiện bám
6.1.11 Xe chuyển động lên dốc, cầu trước chủ động
F a mg F a mg ma h mga mgh mah
F z ma h mga mgh l l l ga gh a h
6.1.12 Xe chuyển động lên dốc, cầu sau chủ động
6.1.13 Xe chuyển động lên dốc, hai cầu chủ động
=> a max =μ g cos∅ Điều kiện lật
6.1.14 Xe chuyển động xuống dốc có gia tốc
F a mg F a mg ma h mga mgh mah
F z ma h mga mgh l l l gh ga a h
6.1.15 Xe chuyển động xuống dốc có gia tốc:
2 ( cos 2 ) ( sin ) 0 cos sin 15500 8680 8680 cos sin ( )
F a mg F a mg ma h mga mgh mah
Công suất cực đại đạt được Pe của động cơ đốt trong là hàm của vận tốc góc ωe Hàm này phải được xác định bằng thực nghiệm, tuy nhiên, hàm Pe Pe(ωe), được gọi là hàm hiệu suất năng lượng, có thể được ước tính bằng đa thức bậc ba
Trong đó P1 , P2 ,P3 (đối với động cơ xăng ) được xác định:
P M là công suất cực đại của động cơ, tính bằng kW ω M là tốc độ góc của động cơ mà tại đó công suất đạt cực đại, tính bằng rad/s.
=P 1 +P 2 ω e +P 3 ω e 2 Ở động cơ xe Huyndai Accent 2022 có công suất cực đại PM = 100 Hp tại ω M `00rpm Moment xoắn cực đại TM = 132 Nm tại ω e B00rad/s
Ta có PM = 100 Hp ≈ 74570 W ω M `00rpm≈628rad/s
Do đó hàm công suất có được:
Một động cơ lý tưởng sẽ có công suất cực đại và moment xoắn cực đại tại cùng 1 vận tốc góc ω M Tuy nhiên điều đó là không thể bởi moment xoắn cực đại của động cơ xăng có được dựa trên: d T e dω e =P 2 +2P 3 ω e =0 ω e =−P 2
Vậy tại thời điểm tốc độ góc ω e =1
26000000rpm ≈314rad/sthì moment xoắn đạt cực đại
Khi moment xoắn cực đại thì công suất động cơ lúc đó là:
Giá trị moment xoắn cực đại là :
Còn khi công suất đạt cực đại thì momen xoắn lúc đó sẽ là
Vùng hoạt động hiệu quả của động cơ Động cơ làm việc hiệu quả trong vùng từ ω Tmax 000rpm đến ω M `00rpm Suất tiêu hao nhiên liệu trong vùng này cũng là nhỏ nhất, đảm bảo tính kinh tế. ω M ω Tmax
* Nhận xét: dựa vào tính toán và đồ thị ta có thể thấy có sự khác nhau ở moment xoắn tối đa /số vòng quay moment xoắn tối đa (158.8/3000) so với thông số nhà sản xuất đưa ra (132/4200) Nguyên nhân có thể là do hàm công suất và moment xoắn của chúng ta xây dựng chỉ là hàm cơ bản, thiếu các thành lực khác.
Thông số kĩ thuật của xe Huyndai Accent 2022 như sau:
M = 1540 kg Kích thước lốp :185/65R15 η truyền động =0.95
T max = 148,4 Nm tại 3000 rpm ≈ 314 rad /s
Pmax = 74570 kW tại 6000 rpm ≈ 628 rad/s
Tỉ số truyền số lùi = nr = 3,250
Tỉ số truyền vi sai = nd = 4
Vùng quay của động cơ
- Tốc độ góc nhỏ nhất mà xe bắt đầu di chuyển ω emin 00 rpm ≈ 105 rad/s
- Ta tìm tốc độ góc lớn nhất tại P e =¿ 0.9 P M
Tốc độ góc lớn nhất ω emax v 1,1 rad/s ≈ 72 67 rpm
Vận tốc thấp nhất và cao nhất mà xe có thể đạt được
Dựa vào phương trình vận tốc: ω e =n i n d
Ta có thể tính được vận tốc thấp nhất và cao nhất của từng tay số mà xe có thể đạt được (chưa tính lực cản).
Với ω min 00 rpm ≈ 105 rad/s < ω e < ω emax r67 rpm ≈ 76 1,1 rad/s ta có: v x1 min =2.233 m/s; v x 1 max 159 m/s v x2 min =4.157 m/s; v x 2 max 0.087 m/s v x3 min =6.042 m/s; v x 3 max C.759m/s v x4 min =8.168 m/s; v x 4 max Y.118 m/s v x5 min =9.711 m/s; v x 5 max p.288 m/s
Mối liên hệ giữa tốc độ góc và vận tốc của bánh xe qua các tay số
Hình 2: Mối quan hệ giữa tốc độ dài bánh xe và vận tốc góc của động cơ qua từng tay số
Phương trình lực kéo bánh xe chủ động tại các cấp số
Ta có phương trình mô men xoắn tại bánh xe: T w =η n i n d T e ¿≫ Phương trình lực kéo tại bánh xe chủ động :
Phương trình lực kéo bánh xe chủ động tại các cấp số
Lực kéo cực đại bánh xe chủ động tại các cấp số
Ta có phương trình lực kéo ở bánh xe chủ động:
Vậy vận tốc khi lực kéo cực đại là nghiệm của phương trình F x '
- Ở tay số 1 ta có phương trình F x 1
Vận tốc khi đó lực kéo đạt cực đại: v Fx1 max =6.66m/s
Lực kéo cực đại tại tay số 1:
Vận tốc khi đó lực kéo đạt cực đại: v Fx2 max 42m/s
Lực kéo cực đại tại tay số 2:
Vận tốc khi đó lực kéo đạt cực đại: v Fx3 max 05m/s
Lực kéo cực đại tại tay số 3:
Vận tốc khi đó lực kéo đạt cực đại: v Fx 4 max $.40m/s
Lực kéo cực đại tại tay số 4:
Vận tốc khi đó lực kéo đạt cực đại: v Fx5 max ).01m/s
Lực kéo cực đại tại tay số 5:
F cản =F cản lăn +F cản dốc +F cản khí động lựchọc ¿0,015mg+mgsin(φ)+0,5ρC D A v 2
Giả sử đường dốc 2 ° , hệ số cản C D của xe là 0,3, diện tích cản gió A = 1 và lực cản khí động lực học lớn nhất khi xe đang chạy ở tay số 5
Vận tốc lớn nhất xe đạt được
Phương trình lực kéo lý tưởng
Giả sử công suất của động cơ lý tưởng không thay đổi theo thời gian
Ta có phương trình momen lý tưởng:
Do đó, phương trình lực kéo lý tưởng:
Trên hình 3, phương trình lực kéo lý tưởng được biểu thị bằng đường nét đứt, tiếp tuyến với các đường lực kéo ở các tay số
Từ đây ta có thể dựng được biểu đồ quan hệ lực kéo tại bánh xe chủ động và vận tốc chuyển động của xe tại các tay số, có thành phần lực cản
Khả năng tăng tốc ở các tốc độ khác nhau
Thay số vào ta được a x =48.90 v x
Hình 3: Quan hệ giữa lực kéo tại bánh xe chủ động và vận tốc chuyển động của xe tại các tay số
Hình 4: Đồ thị khả năng tăng tốc tại các tốc độ khác nhau
Thời gian xe tăng tốc từ lúc bắt đầu đến 100km/h
Ta giả sử rằng bất kì thay đổi cấp số nào đều cần 0.47 giây và chúng cần khoảng t0 = 2.58 giây để điều chỉnh tốc độ động cơ khi xe ở cấp số đầu.
Hình 5: Biểu đồ tốc độ chuyển số cho thiết kế hộp số hình học
- Phương trình mối liên hệ giữa tốc độ góc và vận tốc của bánh xe qua các tay số
Từ phương trình trên ta có thể tính được vận tốc chuyển số giữa hai cấp số
- Vận tốc để chuyển số giữa cấp số 1 và cấp số 2 là: v x = Rω w n i n d ω e = 0.3015
- Vận tốc để chuyển số giữa cấp số 2 và cấp số 3 là : v x = Rω w n i n d ω e = 0.3015 1.904×4628
- Vận tốc để chuyển số giữa cấp số 3 và cấp số 4 là : v x = Rω w n i n d ω e = 0.3015
- Vận tốc để chuyển số giữa cấp số 4 và cấp số 5 là : v x = Rω w n i n d ω e = 0.3015
- Dựa vào phương trình chuyển động của Newton
Từ đây ta có thể tính được thời gian xe bắt đầu khởi động đến lúc đạt được vận tốc 100km/h ≈ 27.7778 m/s
- Thời gian cần thiết để tăng tốc độ từ 0 m/s đến 13.35 m/s t1 = m∫