khảo sát tính chất khởi hành và tăng tốc của ô tô UAZ31512

Đặc trưng cơ bản của giai đoạn này là sự trượt ly hợp (trượt tương đối giữa phần chủ động và phần bị động của ly hợp). vận tốc góc của trục sơ cấp hộp số tăng dần, còn vận tốc góc của trục khuỷ động cơ giảm dần.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.1.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là khảo sát tính chất khởi hành và tăng tốc của ô tô UAZ31512 Trên cơ xở ứng dụng MATLAB SIMULINK mô phỏng quá trình khởi hành và tăng tốc của ô tô ở một sô điều kiện khác nhau: tăng ga cực đại, giảm ga, gài một cầu, gài hai cầu Biết được thời gian trượt của ly hợp và thời gian để ô tô chạy với tốc độ ổn định

1.1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài đã giải quyết những vấn đề sau :

Tìm hiểu Simulink - Simdriveline trong Matlab

Mô phỏng khối động cơ, ly hợp ma sát, thân xe bằng Matlab Simulink Chạy mô phỏng đưa ra kết quả và kết luận

1.2 Khái niệm chung về khởi hành và tăng tốc

Quá trình khởi hành và tăng tốc được tiến hành theo trình tự sau đây:

Đặc trưng cơ bản của giai đoạn này là sự trượt ly hợp (trượt tương đối giữa

nhau của các đường cong ϖhs và ϖe (điểm H), tốc độ góc của động cơ và trục sơ

Kể từ thời điểm bắt đầu đóng ly hợp, theo trục hoành (biểu thị thời gian), taịo gốc 0 tức là t = 0, số vòng quay của trục khuỷ động cơ giảm từ điểm A

với lúc trục sơ cấp của hộp số bắt đầu quay, liên hợp máy kéo bắt đầu chuyển

trượt trong ly hợp (điểm F), số vòng quay trục khuỷ của động cơ tiếp tục giảm đến D, số vòng quay sơ cấp hộp số tăng đến điểm E mô men ma sát của ly hợp tăng lên đến điểm F sẽ đạt giá trị lớn nhất theo biểu thức:

sơ cấp hộp số thì nó là mô men chủ động.

vòng quay trục sơ cấp vẫn tăng đần Mô men ma sát ly hợp có giá trị không đổi

và bằng mô men quay của động cơ khi có gia tốc

thứ nhất của quá trình khởi hành và tăng tốc liên hợp máy Tại thời điểm này trục khuỷ động cơ và trục sơ cấp hộp số có thể xem như nối cứng với nhau và

Msc = Mc + Jsc εsc

động cơ qui dẫn về trục khuỷu;

máy qui dẫn về trục sơ cấp của hộp số;

Trong giai đoạn này do có sự trượt của ly hợp nên phát sinh công trượt

L của ly hợp và được xác định theo công thức:

2) Giai đoạn hai

Đặc trưng cơ bản của giai đoạn hai là ly hợp máy không bị trượt và liên hợp máy tăng vận tốc dần dần đến khi chuyển động ổn định Vận tốc góc của trục khuỷu động cơ kể từ khi bắt đầu giai doạn thứ hai (điểm H) sẽ tăng dần

với tốc độ ổn định

Ở giai đoạn này, mô men ma sát của ly hợp không được sử dụng hết và chỉ truyền đến trục sơ cấp của hộp số bằng trị số mô men quay của động cơ

Phân tích quá trình khởi hành và gia tốc ta có thể rút ra một vài nhận xét

- Thời gian khởi hành và tăng tốc phụ thuộc vào thời gian đóng ly hợp

) 1/J + )(1/J 1/

2(1

2

β

ωe

người lái.

- Khởi hành và tăng tốc ở số truyền càng cao sẽ khó khăn hơn vì mô men quán tính lớn Bởi vậy, đối với các máy có vận tốc cao, thường người ta trang bị thêm một cơ cấu đặc biệt để có thể sang số mà không cần dừng máy

Ban đầu năng lượng điện từ ắc quy cao áp qua bộ chuyển đổi cấp cho động

cơ để cấp điện cho bugi đánh lửa và mô tơ khởi động làm quay trục khuỷu động

cơ Khi quá trình khởi động hoàn tất, động cơ lại nạp điện trở lại cho ắc quy nhờ máy phát

Khi chuyển cần số sang vị trí “D” và nhả bàn đạp phanh, xe bắt đầu di chuyển Lúc này, chỉ có mô tơ điện dẫn động các bánh xe chủ động quay ở dải tốc độ thấp Cuối quá trình này, động cơ chính của xe mới bắt đầu tham gia dẫn động cho xe tăng tốc dần đến dải tốc độ thông thường.

1.3 Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo của xe UAZ31512

1.3.1 Tổng quan về xe ô tô 2 cầu chủ động

Trong khoảng một thế kỷ qua, ngành công nghiệp ô tô đã phát triển rất mạnh mẽ Ước tính vận tải bằng ô tô chiếm 82% tổng khối lượng hàng hóa nội địa tại các nước đang phát triển Tại Việt Nam, tỷ lệ này chiếm khoảng 60 – 70 % Xu hướng phát triển là hiện đại hóa công nghệ sản xuất, tự động quá trình điều khiển nhằm tăng tính kinh tế, độ tin cậy, an toàn và thân thiện với môi trường

Địa hình đa dạng, hạ tầng cơ sở còn nhiều thiếu thốn, nhất là nông thôn và miền núi của nước ta, tạo nên hệ thống đường giao thông cũn rất đa dạng: đường nhựa, bê tông, đường dải đá, đường sắt xen kẽ nhau Đẻ đáp ứng nhu cầu phát triển của các vùng núi, nông thôn, nhu cầu đi lại hiện nay xe ô tô hai cầu chủ đọng được sử dụng ngày càng nhiều, do loại xe này có tính năng việt dã cao, có khả năng di chuyển trên đường gồ ghề, trơn trượt, đồi núi.

Điều kiện để xe chuyển động là độ bám giữa bánh xe với mặt đường Lực bám lớn nhất phụ thuộc vào trọng lượng bám trên các bánh xe chủ động:

Pkmax = Pϕ = ϕ Gϕ

Ở các xe một cầu chủ động, trọng lượng bám trên cầu chủ động nhỏ hơn trọng lượng bám của thân xe trên xe hai cầu chủ động(4x4), trọng lượng bám bằng trọng lượng xe, phát huy được tối đa trọng lượng để đạt được lực kéo cực đại Do đó xe có thể chạy trên đường dốc, gồ ghề hay trơn trượt có hệ số bám đường thấp, khả năng xuất phát và tăng tốc tốt

1.3.2 sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của xe UAZ31512

UAZ-469 là một chiếc sản xuất bởi UAZ Nó được Hồng quân và các lực

lượng vũ trang các quốc gia thuộc Khối Warsaw, cũng như các đơn vị bán du kích ở Khối Đông Âu sử dụng rộng rãi Tại Liên xô, nó cũng hoạt động nhiều trong các tổ chức của nhà nước cần một chiếc xe off-road mạnh mẽ.UAZ-469 được giới thiệu năm 1973, thay thế loại GAZ-69 trước đó Chiếc UAZ-469 có hai ưu điểm lớn: Nó có thể hoạt động trên mọi địa hình và rất dễ dàng sửa chữa UAZ-469

đã trở thành biểu tượng về độ tinh cậy và khả năng vượt địa hình Chiếc xe này không

được bán cho công chúng, nhưng nhiều chiếc đã được bán như phương tiện thừa cho các nhà sở hữu tư nhân Các biến đổi gồm một một UAZ-469B căn bản với 220 mm,

và một phiên bản quân sự đặc biệt UAZ-469, với khoảng sáng gầm tăng lên tới

300 mm Từ năm 1985, vì các tiêu chuẩn định danh công nghiệp mới, chúng được đổi lại tên UAZ-469 trở thành UAZ-3151, trong khi UAZ-469B trở thành UAZ-

31512 Việc sản xuất UAZ-31512 vẫn tiếp tục

1.3.2.1.Sơ đồ cấu tạo xe ô tô UAZ31512:

Hình 1.2 xe ô tô UAZ3151

Hình 1.3 kích thước cơ bản củ xe o tô UAZ31512

Hình1.4 Sơ đồ cấu tạo hệ thống truyền lực của xe UAZ31512

Số liệu kỹ thuật chính của xe ô tô UAZ31512

hiệu

Đơn vị

Các số truyền

11,94

Số truyền trực tiếp

Số truyền gián tiếp

1.3.2.2 Nguyên tắc làm việc của xe ô tô UAZ31512:

bánh xe Hệ thống truyền lực của xe khá đơn giản gồm ly hộ ma sát khô, hộp số

cơ khí bánh răng thẳng truyền và ngắt mô men đến cầu trước không dùng vi sai

mà nhờ cơ cấu gài cầu trước trong hộp số phụ Mô men từ hộp số phụ đến truyền lực chính của các cầu được truyền qua các đăng

Việc gài cầu trước được tiến hành bằng cách dịch chuyển bánh răng trên trục trung gian của hộp số phụ

CHƯƠNG 2 LỰC VÀ MÔ MEN TRÊN XE Ô TÔ2.1 Các lực và mô men tác động lên ô tô

2.1.1 Mô men chủ động

Khi ô tô máy kéo 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 ôtô, máy kéo Mô men quay do động cơ truyền đến

Hình 2.1 trình bày đơn giản sơ đồ của hệ thống truyền lực

Hình 2.1 sơ đồ hệ thống truyền lực

Mô men quay do động cơ truyền đến các bánh chủ động được gọi là mô

thuộc vào chế độ chuyển động của máy kéo

Khi máy kéo chuyển động ổn định:

Mk=Me.i.ηm (2.1)

i, ηm - tỷ số truyền và hiệu suất của hệ thống truyền lực :

i = ih.iT.ic

Khi máy kéo chuyển động không ổn định :

đều trong động cơ qui đổi đến trục khuỷu và gia tốc góc của động cơ;

thống truyền lực;

Trong công thức (2.2), dấu cộng (+) được sử dụng cho trường hợp chuyển động chậm dần và dấu trừ (-) là khi chuyển động nhanh dần

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

d dt

ω

d dt

r i

k k

k

= ω ⋅ = ω ⋅

Sau khi thay các giá trị trên vào công thức (2.6) và bằng phép biến đổi đơn giản nhận được :

chuyển động quay không đều qui dẫn đến bánh xe chủ động :

quán tính của các khối lượng chuyển động quay không đều và bán kính của bánh xe chủ động

trò là mô men cản và mô men chủ động của xe nhỏ hơn so với trường hợp

2.1.2 Lực kéo tiếp tuyến(lực chủ động)

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

d dt

a

r i d

dt

a

r i d

dt

a r

k x k x

k k

ω ω ω

Dưới tác dụng của mô men chủ động Mk bánh xe tác động lên mặt đường một lực tiếp tuyến P (không vẽ trên hình), ngược lại mặt đường tác

Về bản chất, lực kéo tiếp tuyến là phản lực của đất tác dụng lên bánh xe

do mô men chủ động gây ra, có chiều cùng với chiều chuyển động của máy kéo

Giá trị lực kéo tiếp tuyến khi máy kéo chuyển động ổn định được xác định theo công thức :

M r

M i r

k k

e m k

Pkmax = (2.5)

Khi máy kéo chuyển động không ổn định mô men chủ động còn phụ thuộc vào gia tốc và mô men quán tính của các chi tiết chuyển động quay không đều trong hệ thống truyền lực và trong động cơ Lực kéo tiếp tuyến có thể được xác định theo công thức :

động quay không đều trong hệ thống truyền lực và trong động cơ;

động không ổn định

Trong công thức (2.6) lấy dấu cộng khi chuyển động chậm dần và dấu trừ khi chuyển động nhanh dần

2.1.3 Lực bám

giữa bánh xe và mặt đường Do đó giá trị lớn nhất của lực kéo tiếp tuyến không chỉ phụ thuộc vào khả năng cung cấp mô men quay từ động cơ mà còn phụ thuộc vào khả năng bám của bánh xe với đất hoặc mặt đường Khi bánh

xe không còn khả năng bám sẽ xảy ra hiện tượng trượt quay hoàn toàn, lúc đó trị số của lực kéo tiếp tuyến cũng đạt đến giá trị cực đại

Giá trị cực đại của lực kéo tiếp tuyến theo khả năng bám của bánh xe

ak k

Pkmax = Pϕ

Về bản chất, lực bám được tạo thành bởi 2 thành phần chính : lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường; sức chống cắt của đất được sinh ra do tác động của các mấu bám Khi chuyển động trên đường cứng, lực bám được tạo tành

do lực ma sát, còn khi chuyển động trên nền đất mềm lực bám được tạo thành

do cả lực ma sát và lực chống cắt của đất Do vậy lực bám sẽ phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của bánh xe, tính chất cơ lý của đất và tải trọng pháp tuyến Thực nghiệm đã khẳng định rằng, lực bám phụ thuộc rất lớn vào tải trọng pháp tuyến và có mối quan hệ tỷ lệ thuận Do đó mối quan hệ này thường hay được sử dụng khi nghiên cứu khả năng bám của bánh xe

2.1.4 Hệ số bám

Hệ số bám là một thông số quan trọng dùng để đánh giá tính chất bám của máy kéo Nó phụ thuộc vào kết cấu của hệ thống di động và trạng thái mặt đường Do tính chất phức tạp và đa dạng của điều kiện sử dụng máy kéo cũng như sự phức tạp của các mối quan hệ giữa hệ số bám và các yếu tố ảnh hưởng cho nên giá trị của hệ số bám chỉ được xác định bằng thực nghiệm và

độ chính xác của các số liệu chỉ mang tính tương đối

Trên cơ sở công thức (2.14) ta có thể viết :

bị giới hạn bởi khả năng bám của các bánh xe chủ động.

Tóm lại, khi tính toán lực kéo tiếp tuyến hoặc lực chủ động của máy kéo cần phải xem xét cho 2 trường hợp :

Nhóm 2: Các nhân tố luôn thay đổi trong quá trình chuyển động của

xe, gồm: vận tốc chuyển động, độ trượt của bánh xe, Vận tốc chuyển động của xe, độ trượt của các bánh xe càng lớn thì hệ số bám giảm

Bảng 2.1 Hệ số bám trên các loại đường

Đường nhựa và đường bê tông

Khô sạch

Ướt

0,7 - 0,80,35 – 0,45Đường đất

Đất pha cát khô

Ướt

0,5 – 0,60,2 – 0,4Đường cát

Khô

Ướt

0,2 – 0,30,4 – 0,5

Các đồ thị cho ta thấy:

Khi tăng áp suất nên lốp hệ số bám lúc đầu tăng lên, sau đó lại giảm Khi vận tốc xe tăng, hệ số bám giảm dần theo đường cong Khi tăng tải trong pháp tuyến, hệ số bám tăng theo dang tuyến tính

Khi đường ướt thì ảnh hưởng của áp suất lốp, tải trong pháp tuyến và vận tốc xe đến hệ số bám càng lớn.

Trong một số trường hợp nghiên cứu, để đơn giản quá trình tính toán thường bỏ qua sự thay đổi hệ số bám vào trượt tuy nhiên trong thực tế khi

độ trượt thay đổi dẫn đến hệ số bám thay đổi rất lớn Khi tăng độ trượt (trượt lê hoặc trươt quay) thì hệ số bám lúc đầu taqng nhanh chóng đến giá trị cực đại, khi độ trượt khoảng 20 – 25% độ trượt tiếp tục tăng, hệ số bám giảm, đến khi trượt hoàn toàn thì hệ số bám giảm khoảng 20 – 30% giá trị cực đại, lên đến 50 – 60% khi đường ướt bản chất vật lý của hiện tượng rất phức tạp, liên quan đến quá trình biến dang của vật liệu lốp xe, biến dạn nền đường Người ta thường xác định mối quan hệ này bằng thực nghiệm

giả tích Theo Coraghenski , quan hệ này như sau:

ϕ =(a+b δ ).e−cδ +d

Trong đó: a,b,c,d: các hằng só xác định từ thực nghiệm

e: cơ số loogarit = 2,718

2.1.5 Cân bằng lực kéo

Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô: Hình 2.7

Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô

Do phụ thuộc đồng thời vào nhiều yếu tố nên việc xác định mức độ tiêu hao năng lượng của từng thành phần riêng là rất khó khăn Bởi vậy người ta qui tất cả các thành phần tiêu hao năng lượng cho quá trình lăn của bánh xe thành một lực cản và gọi là lực cản lăn

Như vậy, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lực cản lăn của ô tô Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng, phản lực pháp tuyến của mặt đường là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất Do đó có thể xác định lực cản lăn theo phản lực pháp tuyến

Z hoặc theo trọng lương của xe G, sự ảnh hưởng của các yếu tố còn lại được

Trong đó: f – hệ số cản lăn của ô tô máy kéo

Bảng 2.2 Hệ số cản lăn trên các loại đường

2) Lực cản dốc Pα

Lực cản không khí chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ chuyển động, hình dáng bề mặt chắn gió phía trước Giá trị của lực cản không khí có thể được xác định theo công thức thực nghiệm :

và có tác dụng hỗ trợ cho sự chuyển động của xe Ngược lại, khi chuyển động nhanh dần, lực quán tính sẽ chống lại sự chuyển động và gọi là lực cản quán tính

Giá trị của lực quán tính có thể xem như tạo thành bởi hai thành phần :

Pj = Pj’ + Pj’’ (2.14)

độngquay không đều trên xe gây ra

chuyển động quay không đều qui dẫn đến trục bánh chủ động

dẫn hướng)

Man =

G g

M r

M r

ak k

an n

+

a Jn

r n

chi tiết chuyển động quay không đều của xe.

5) Cân bằng lực kéo và phương trình vi phân chuyển động của xe

Pk = Pf ± Pα ± Pj ± Pw (2.20)

phương trình vi phân chuyển động :

a

p p p p G

g a dt

r

J r

j

k

n n

g G

r

J r

(2.22)

Khi chuyển động ổn định phương trình cân bằng lực có dạng :

Pk = Pc

Điều kiện để xe có thể chuyển động được sẽ là :

Pc<Pkmax<Pϕ (2.23)

quay của động cơ;

động bị trượt quay hoàn toàn

dừng quay "chết máy"

2.1.6 sự trượt của bánh xe chủ động

Đối với các bánh xe ô tô - máy kéo, hiện tượng lăn không trượt chỉ là giả định, còn trong thực tế luôn xảy ra hiện tượng trượt của các bánh xe Do đó người ta đưa ra 2 khái niệm : vận tốc lý thuyết và vận tốc thực tế

− Vận tốc lý thuyết: là vận tốc tịnh tiến của trục bánh xe khi lăn không

vt=vo = r.ω (2.24)

− Độ trượt: là một thông số dùng để đánh giá mức độ trượt của bánh xe

dv dt

( 2.25)

phanh của ô tô máy kéo

Độ trượt phụ thuộc vào nhiều yếu tố: các thông số cấu tạo của bánh xe, các tính chất cơ lý của đất, tải trọng pháp tuyến trên các cầu và các lực cản chuyển động của ô tô - máy kéo

Hình 2.8 Đường đặc tính trượt của máy kéo

tương ứng với các trọng lượng khác nhau Trên cùng một nền đất, cùng một hệ thống di động nhưng đường đặc tính trượt phụ thuộc lực kéo khác nhau khi trong lượng của xe khác nhau

2.2 Hệ thống truyền lực, phân chia mô men tới các cầu chủ động

δ = v −v⋅

v

t t

100%

2.2.1 Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực của ô tô và máy kéo là tập hợp của tất cả các cơ

cấu nối từ động cơ đến bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt nối, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mô men truyền chức năng của hệ thống truyền lực nhau:

Truyền, biến đổi mô men và số vòng quay từ động cơ tới bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và mô men cản sinh ra trong quá trình máy kéo và ô tô chuyển động

Cắt dòng truyền lực trong thời gian ngắn hoặc dài

Thực hiện đổi chiều quay để thay đổi chiều chuyển động cho xe

Tạo khả năng chuyển động mềm mại và êm dịu trên đường

Các loại ô tô và máy kéo bánh thường trang bị động cơ đốt trong dùng nhiên liệu diezen hoặc xăng, ngày nay do xuất hiện các loại động cơ mới như động cơ rôto quay (động cơ wanken), động cơ sử dụng nhiên liệu hiđrô, phân hủy kim loại rắn hay thậm chí từ nước v.v… làm thay đổi cấu trúc hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực trên ô tô máy kéo hiện nay có các loại phổ biến sau:

Hệ thống truyền lực cơ khí bao gồm các bộ truyền masát, các hộp biến tốc, hộp phân phối (hay còn gọi là hộp số phụ), truyền động các đăng, bộ truyền

vi sai, truyền lực cuối cùng

Hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực bao gồm các bộ truyền cơ khí kết hợp với bộ truyền thủy lực

Hệ thống truyền lực thủy lực bao gồm thủy lực, các động cơ thủy lực, van điều chỉnh và hệ thống dẫn

Hệ thống thủy lực điện từ bao gồm nguồn điện, các động cơ điện, rơle điện từ dây dẫn

Theo đặc điểm truyền mô men quay chúng đều có thể là hệ thống

2.2.2 Hiện tượng tuần hoàn công suất trên xe ô tô hai cầu chủ động

Sơ đồ cấu trúc hệ thống truyền lực hai cầu chủ động:

Hình 2.9 Sơ đồ truyền lực xe ô tô hai cầ chủ động

Động lực học kéo của xe có bốn bánh chủ động phụ thuộc vào sơ đồ dẫn động tới việc phân bố lực kéo giữa các bánh xe trước và sau Hiện nay người ta dùng hai loại dẫn động: dẫn động cứng và dẫn động vi sai những ô tô có dẫn động cứng hai trục chủ động hầu như luôn không có sự tương ứng động học giữa các bánh xe trên cầu trước và trên cầu sau, để hạn chế mức độ không tương ứng động học do dẫn động cứng gây ra, người ta sử dụng các loại xe có thiết kế

hệ thống truyền lực bố trí vi sai nằm giữa cầu chủ động trước và sau

Đối với xe có hai cầu nối cứng, khi chuyển động trên mặt đường bằng phẳng, có sự không tương ứng động học giữa các bánh xe: tốc độ vòng lý thuyết của bánh trước và bánh sau khác nhau trong khi cùng vận tốc tịnh tiến, nguyên nhân có thể sai lệch bánh xe, độ mài mòn, áp suất khí trong lốp, sự dao động của tải trọng thẳng đứng Sự cân bằng vần tốc tịnh tiến của hai trục chủ động chỉ đạt được khi có sự trượt quay hoặc lê của các bánh xe

Trong trường hợp xe quay vòng, mỗi trục của xe phải cùng lúc đi được những quãng đường khác nhau, nhưng hai trục lại được xem như gắn với khung cùng một vận tốc tịnh tiến không thể đảm bảo sự đồng bộ vận tốc vòng của các bánh

xe trước và sau trên thực tế sự cân bằng vận tốc chỉ đạt được trong điều kiện có sự trượt quay hoặc trượt lê của bánh xe, vì sự trượt quay làm giảm vận tốc tịnh tiến, còn trượt lê làm tăng vận tốc tịnh tiến của bánh xe Đánh giá không tương thích động học giữa các cầu chủ động bằng hệ số không tương thích động học k

k = vt2/vt1

trước Khi di chuyển trên đường do vận tốc thực tế của hai cầu phải bằng nhau

điều kiện cân bằng như sau:

v t1(1 − δ 1)=v t2(1 − δ 2)

Ta có:δ 1 = 1 −k(1 − δ 2) (2.11)

trong trường hợp này có giá trị dương, vì các bánh xe quay nhanh bao giờ cũng làm viêc với mức độ trượt quay nào đó Còn các bánh xe quay chậm, độ trượt có thể có giá trị âm, dương hay bằng không Nếu giá trị này âm, các bánh xe quay chậm sẽ bị trượt lê, nếu bằng không bánh xe lăn không trượt quay, trượt lết, nếu dương thì bánh xe trượt quay, nhưng tri số trượt quay nhỏ hơn bánh xe quay nhanh hơn Chỉ tiêu kéo tốt nhất khi có hệ số k = 1 khi đó, các bánh xe ở hai cầu chủ động đều quay với cùng một độ trượt như nhau

Khi tồn tai sự không tương ứng động học, chất lượng bám của các bánh xe quay chậm sẽ được sử dụng ở mức độ nhỏ hơn so với chất lượng bám của các bánh xe quay nhanh Độ không tương ứng động học càng lớn thì chất lượng bám của bánh xe trên hai trục càng khác nhau, xấu nhất khi bánh xe quay chậm bị

xuất hiện công suất ký sinh không có lợi cho xe, cơ chế như sau:

ngược lại với chiều chuyển động của xe lực này tạo nên một mô men xoắn, truyền tới bánh sau qua hệ thống truyền lực, cùng với mô men từ động cơ tạo

vòng khép kín Phần công suất này gọi là công suất ký sinh Công suất ký sinh không phải là nguồn năng lương bổ xung mà chỉ gây thêm tải trọng phụ cho hệ thống truyền lực và tăng tổn thất cơ khí

Công suất ký sinh phát sinh rõ nét khi làm việc trong những điều kiện mà không cho phép nhận được sự khác biệt cần thiết về trị số độ trượt giữa các bánh chủ động cầu trước và cầu sau để bù lại sự không tương ứng động học giữa chúng Hiện tượng lưu thông công suất cũng suất hiện ở xe có vi sai giữa các cầu chủ động khi vi sai gài cứng

2.2.3 Phân bố lực kéo tới các bánh xe chủ động

2.2.3.1 Lực kéo tiếp tuyến trên xe một cầu chủ đông

Do đặc điểm của vi sai nên lực kéo có ích sẽ cho bánh xe có hệ số bám nhỏ

Pkmax = 2Pkmin = ϕ min.Gϕ (2.12)

Với điều kiện chuyể động tương tự, nếu không có vi sai thì các bánh xe ở hai bên có thể được coi là nối với nhau bằng một trục cứng Trong trường hợp này lực kéo cực đại có thể phát huy được tại cầu chủ động là:

2

1 2

1 2

(2.13) Như vậy khi không có vi sai giữa các bánh thì lực kéo cực đại trên cầu chủ động có thể lớn nhiều khi có vi sai

Khi sử dụng loại vi sai tăng nội ma sát, lực kéo cực đại phát huy trên cầu chủ động là:

ϕ +kϕ

=

(2.15) Mối quan hệ giữa các lực kéo và hệ số bám được thay bằng việc xét mối quan hệ giữa hệ số bám hiệu dụng và hệ số bám nhỏ nhất

Xe ô tô hai cầu chủ động có trọng lượng bám phân bố trên cả hai cầu, và là trọng lượng của xe.

Trong các nghiên cứu trước đây lực kéo của xe phụ thuộc vào hệ số bám của bánh xe và mô men ma sát vi sai

Pkmax = f(ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3)

ở trường hợp ô tô sử dụng bộ vi sai giữ các bánh xe là loại tăng nội ma sát, lực kéo cực đại trên các bánh xe tại cầu trước và cầu sau có thể tính theo công thức:

2

' 1

p P

ϕ * * =(1 +k'δ) ϕ min (2.17)

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB – SIMULINK KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH KHỞI HÀNH VÀ TĂNG TỐC CỦA Ô TÔ

3.1 Mô hình khởi hành và tăng tốc của ô tô

Khối ly hợp kết hợp giữa động cơ và hộp số, tham số điều khiển ly hợp là lực ép p lên các bề mặt ma sát Các thông số động lực học của ly hợp gồm: mô

góc phần chủ động và bị động

.

Khi đóng ly hợp hoàn toàn, tức là không có sự trượt giữa phần chủ động

d J

3.2.1 Giới thiệu về Matlab – Simulink

Để giải mô hình toán đã xây dựng, ta sử dụng phương pháp mô phỏng Đây

là cách thức mô phỏng thông qua các vật chuẩn và liên kết vật chuẩn có sẵn trong thư viện của phần mềm chuyên dụng Để thực hiện theo phương pháp này,

ta chia hệ thống nghiên cứu thành các khối và liên kết chúng lại thông qua các đường nối

Hệ thống truyền lực của ô tô có thể chia thành các khối liên kết với nhau nhờ các trục nối và trục liên kết, gồm: khối động cơ, khối ly hợp và hộp số, khối truyền lực cuối cùng, khối bánh xe.hiện nay có rất nhiều phần chuyên dụng như Alaska, Adam, Matrix và matlab với thư viện SIMDRIVELINE Việc mô phỏng được thực hiện bằng cách phát triển các khối sơ đồ mô phỏng, sử dụng các khối được định nghĩa từ trước như: khối tổng, khối tích phân, khối nhân hệ số, các khối hiển thị, mà các khối này đã chứa đựng các dữ liệu định nghĩa, các phương trình vi phân hay tích phân của hệ thống

Hiện nay ở nước ta, phần mềm matlab là một trong những phần mềm khá thông dụng và có nhiều tác giả nghiên cứu nên ta chọn phần mềm này để làm công cụ nghiên cứu

Simulink là phần chương trình mở rộng của Matlab nhằm mục đích mô hình hoá, mô phỏng và khoả sát các hệ thống động học Giao diện đồ hoạ trên màn hình Simulink cho phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín hiệu với các khối

chức năng quen thuộc Simulink cung cấp cho người sử dụng một thư viện rất phong phú, có sẵn với số lượng lớn các khối chức năng cho các hệ tuyến tính, phi tuyến và gián đoạn Hơn thế, người sử dụng có thể tạo khối cho riêng mình Một tính năng đặc biệt khác của Simulink là có thể nhận tín hiệu trực tiếp từ các phần mềm khác giống như nhận tín hiệu từ bên ngoài vào để xử lý của một số phần mềm Dasylab sau khi xử lý nó có thể phản hồi tín hiệu trở lại để điều khiển đối tượng đó.

Hình 3.1: Màn hình Matlab

Trên hình 3.1 thể hiện màn hình làm việc của Matlab, đây là màn hình chính điều khiển toàn bộ tất cả các quá trình diễn ra ở Matlab