Khảo sát đặc tính động lực học, đặc tính kéo của ô tô trên GuiMatlab

Đối với các loại xe nhập ngoại ở Việt Nam, việc tính toán, kiểm tra các tính chất động lực học của xe rất là khó khăn vì hầu hết các loại xe nhập ngoại không có đầy đủ các thông số thiết kế. Do vậy, việc nghiên cứu để đánh giá các chỉ tiêu động lực học của các loại ô tô nhập ngoại tại Việt Nam là vấn đề mang tính cấp thiết và có tính khả thi cao. Xuất phát từ những lý do trên và đƣợc sự định hƣớng của thầy hƣớng dẫn em đã thực hiện đề tài: “Khảo sát đặc tính động lực học, đặc tính kéo của ô tô trên GuiMatlab”. Với mục đích góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý và đánh giá khả năng sử dụng của ô tô đƣợc khảo sát.

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Tình hình nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Các kết đạt đƣợc đề tài Kết cấu luận văn tốt nghiệp CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Khối lƣợng, trọng lƣợng kích thƣớc ô tô 1.1.1 Khối lƣợng ô tô 1.1.2 Trọng lƣợng ô tô 1.1.3 Kích thƣớc ô tô 1.2 Bán kính thiết kế bán kính tính toán bánh xe 1.2.1 Bán kính thiết kế 1.2.2 Bán kính tính toán 1.3 Đƣờng đặc tính động 1.3.1 Công suất cần thiết 1.3.1.1 Tính toán hệ số cản tổng cộng đƣờng 1.3.1.2 Tính diện tích cản gió ô tô 10 1.3.1.3 Lựa chọn hiệu suất truyền lực hệ thống truyền lực 11 1.3.2 Đƣờng đặc tính 11 1.3.2.1 Công suất hoạt động động 12 1.3.2.2 Momen xoắn hoạt động động 13 1.3.2.3 Xây dựng đƣờng đặc tính 13 1.4 Tỷ số truyền 13 1.4.1 Tỷ số truyền hệ thống truyền lực 13 i 1.4.2 Tỷ số truyền hộp số 14 1.5 Đồ thị tăng tốc 15 1.6 Phƣơng trình cân lực kéo đồ thị cân lực kéo 16 1.6.1 Phƣơng trình cân lực kéo 16 1.6.2 Lực kéo tiếp tuyến 16 1.6.3 Lực cản lăn 17 1.6.4 Lực cản dốc 17 1.6.5 Lực cản quán tính 18 1.6.6 Lực cản không khí 18 1.6.7 Lực bám 18 1.7 Nhân tố động lực học 19 1.7.1 Nhân tố động lực học 19 1.7.2 Gia tốc 21 1.7.3 Thời gian tăng tốc 23 1.7.4 Quãng đƣờng tăng tốc 26 1.8 Đồ thị cân công suất 29 1.9 Đặc tính kinh tế nhiên liệu 30 1.10 Ổn định trƣợt ổn định lật ô tô chuyển động thẳng quay vòng… 33 1.10.1 Ổn định dọc ô tô 33 1.10.1.1 Ổn định xe lên dốc 33 1.10.1.2 Ổn định dọc xe chuyển động với vận tốc lớn 34 1.10.2 Ổn định ngang ô tô 34 1.10.2.1 Khi xe chuyển động đƣờng nghiêng ngang 34 1.10.2.2 Ổn định ngang xe quay vòng đƣờng 35 CHƢƠNG GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB 36 2.1 Giới thiệu Matlab 36 2.2 Khởi động Matlab 36 2.3 Đánh lệnh Command Window 37 ii 2.4 Ma trận 37 2.4.1 Các toán tử 37 2.4.2 Ma trận 37 2.4.2.1 Tạo ma trận 37 2.4.2.2 Chỉ số 38 2.4.2.3 Toán tử “ : ” 38 2.4.2.4 Xóa hàng cột 38 2.5 Lập trình Matlab 39 2.5.1 Điều kiện if, elseif, else 39 2.5.2 Lựa chọn switch 39 2.5.3 While 39 2.5.4 For 39 2.5.5 Break 40 2.6 Các hàm toán học 40 2.7 Giao diện đồ họa Gui 40 2.7.1 Giới thiệu Gui 40 2.7.2 Mở Gui 41 2.7.3 Cửa sổ GUI trống 42 2.7.4 Giới thiệu hộp thoại Inspector 44 2.7.5 Ví dụ thiết kế giao diện tính tổng 45 2.7.5.1 Thay đổi thuộc tính 45 2.7.5.2 Viết chƣơng trình 47 CHƢƠNG THIẾT KẾ GIAO DIỆN GUI 49 3.1 Xây dựng giao diện 49 3.1.1 Giao diện dùng cho báo cáo 49 3.1.2 Giao diện dùng cho lựa chọn loại ô tô 50 3.1.3 Giao diện dùng cho khảo sát ô tô 51 3.2 Đối tƣợng nghiên cứu 52 3.2.1 Các thông số kỹ thuật đối tƣợng nghiên cứu 52 iii 3.2.2 Khảo sát xe Ford Focus 53 3.2.2.1 Đƣờng đặc tính động 53 3.2.2.2 Đồ thị vận tốc 55 3.2.2.2.1 Tính bán kính tính toán bánh xe 55 3.2.2.2.2 Điều kiện tỷ số truyền tay số 55 3.2.2.3 Đồ thị lực kéo 58 3.2.2.4 Động lực học 60 3.2.2.5 Gia tốc 61 3.2.2.6 Thời gian quãng đƣờng tăng tốc 62 3.2.2.6.1 Thời gian tăng tốc 62 3.2.2.6.2 Quãng đƣờng tăng tốc 62 3.2.2.7 Đồ thị cân công suất 65 3.2.2.8 Đƣờng đặc tính kinh tế nhiên liệu 69 3.2.2.9 Ổn định trƣợt ổn định lật ô tô chuyển động thẳng quay vòng … 70 3.2.2.9.1 Ổn định dọc ô tô 70 3.2.2.9.2 Ổn định ngang ô tô 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 74 iv LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần ngành công nghiệp ô tô ngày phát triển, thể rõ tầm quan trọng phát triển chung công nghiệp nƣớc Thị trƣờng ô tô phát triển với đa dạng chủng loại giá Ô tô phƣơng tiện vận tải có vai trò quan trọng kinh tế quốc dân, có tính động cao, đƣợc sử dụng rộng rãi tất lĩnh vực dân nhƣ quốc phòng Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, công nghiệp ô tô giới phát triển ngày cao, cho đời nhiều loại xe đại tiện nghi Việc kiểm tra đánh giá chất lƣợng làm việc chúng ngày đƣợc quan tâm nghiên cứu nhằm nâng cao chất lƣợng ô tô Tính hiệu sử dụng ô tô phụ thuộc vào chất lƣợng thiết kế, chế tạo điều kiện sử dụng Việc đánh giá chất lƣợng xe theo số phƣơng pháp khác phụ thuộc vào mục đích phƣơng tiện xác định tiêu đánh giá Trong nhóm tiêu động lực học, tính an toàn điều khiển tính tiết kiệm nhiên liệu (năng suất) đƣợc xét đến phổ biến Đối với loại xe nhập ngoại Việt Nam, việc tính toán, kiểm tra tính chất động lực học xe khó khăn hầu hết loại xe nhập ngoại đầy đủ thông số thiết kế Do vậy, việc nghiên cứu để đánh giá tiêu động lực học loại ô tô nhập ngoại Việt Nam vấn đề mang tính cấp thiết có tính khả thi cao Xuất phát từ lý đƣợc định hƣớng thầy hƣớng dẫn em thực đề tài: “Khảo sát đặc tính động lực học, đặc tính kéo ô tô GuiMatlab” Với mục đích góp phần xây dựng sở khoa học cho việc lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý đánh giá khả sử dụng ô tô đƣợc khảo sát Tình hình nghiên cứu Sự nghiên cứu tính chất động lực học ô tô nhiệm vụ trọng tâm nghiên cứu tính sử dụng thiết kế, khảo sát ô tô Trải qua nhiều giai đoạn nghiên cứu, thành tựu công trình khoa học giới đƣa toán lý thuyết tiện cận đến trình động lực học xảy ô tô thực Đây sở quan trọng mang tính định cho việc nghiên cứu hoàn thiện kết cấu chế tạo thành công loại xe đại ngày Trong năm gần nghiên cứu động lực học chuyển động ô tô đạt đƣợc mức độ cao nghiên cứu lý thuyết lẫn nghiên cứu thực nghiệm Mục đích nghiên cứu Khảo sát tính chất động lực học ô tô góp phần xây dựng sở khoa học để đánh giá chất lƣợng động lực học ô tô đồng thời sở giúp cho khách hàng hiểu biết ô tô mua, ngƣời sử dụng lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý để nâng cao suất, tuổi thọ ô tô hổ trợ cho việc tổ chức khai thác có hiệu Nhiệm vụ nghiên cứu - Nắm đƣợc tính chất động lực học ô tô - Xây dựng chƣơng trình khảo sát dựa phần mềm Gui-Matlab - Dựa vào chƣơng trình đƣa thông số khác Phƣơng pháp nghiên cứu Có hai phƣơng pháp để nghiêng cứu tính chất động lực học ô tô là: - Phƣơng pháp thực nghiệm dùng số liệu khảo nghiệm để nghiên cứu Phƣơng pháp xác nhƣng đòi hỏi phải có thiết bị đại - Dùng phƣơng pháp lý thuyết, cần thông số ô tô mặt đƣờng, dùng phần mềm máy tính hổ trợ để thể đặc tính động lực học ô tô Do điều kiện khả không cho phép nên em chọn phƣơng pháp thứ hai dùng phần mềm Matlab 7.11.0(R2010b) để khảo sát đặc tính động lực học, đặc tính kéo ô tô Các kết đạt đƣợc đề tài - Xây dựng đƣợc chƣơng trình khảo sát ô tô hai cầu bao gồm ô tô con, ô tô tải ô tô du lịch - Xây dựng sở khoa học để đánh giá chất lƣợng động lực học ô tô giúp làm tài liệu trình giảng dạy Kết cấu luận văn tốt nghiệp Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, tiến trình cần tính toán vẽ): A- Phần thuyết minh Chƣơng – Cơ sở lý thuyết Chƣơng – Giới thiệu phần mềm Matlab Chƣơng – Thiết kế giao diện Gui Kết luận hƣớng phát triển đề tài B- Phần vẽ Thực vẽ kỹ thuật khổ A0 nội dung nghiên cứu: Bản vẽ số 1: Đồ thị khảo sát đặc tính động lực học, đặc tính kéo (bao gồm đƣờng đặc tính động cơ, đồ thị tăng tốc đồ thị nhân tố động lực học) xe Ford Focus Bản vẽ số 2: Đồ thị khảo sát đặc tính động lực học, đặc tính kéo (bao gồm đồ thị lực kéo đồ thị gia tốc) xe Ford Focus Bản vẽ số 3: Đồ thị khảo sát đặc tính động lực học, đặc tính kéo (bao gồm đồ thị thời gian tăng tốc quãng đƣờng tăng tốc) xe Ford Focus Bản vẽ số 4: Đồ thị khảo sát đặc tính động lực học, đặc tính kéo (bao gồm đồ thị cân công suất đƣờng đặc tính kinh tế nhiên liệu) xe Ford Focus Bản vẽ số 5: Thiết kế giao diện chƣơng trình khảo sát ô tô Bản vẽ số 6: Thiết kế giao diện chƣơng trình khảo sát ô tô tải Các số liệu chủ yếu cần để thiết kế: 1- Các tài liệu chuyên ngành ô tô Nguyễn Nƣớc, Phạm Văn Thức, Lý thuyết ô tô, Đại học Giao Thông Vận Tải - Thành Phố Hồ Chí Minh (2010), TP Hồ Chí Minh Nguyễn Hữu Cẩn, Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà - Nội (2003), Hà Nội Phạm Xuân Mai, Tính toán sức kéo ô tô- máy kéo, Đại học Quốc Gia Thành - Phố Hồ Chí Minh (2007), TP Hồ Chí Minh 2- Địa điểm thực tập tốt nghiệp: Danh nghiệp tƣ nhân Sửa Chữa Ô Tô Thanh Sơn CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Khối lƣợng, trọng lƣợng kích thƣớc ô tô 1.1.1 Khối lượng ô tô Khối lƣợng đầy đủ ô tô đƣợc xác định tổng khối lƣợng thân ô tô khối lƣợng chuyên chở theo sức trọng tải tiêu chuẩn theo số chỗ ngồi hành khách, có tài xế m  ma  mt (1.1) Trong đó: m – Khối lƣợng đầy đủ ô tô, kg ma– Khối lƣợng thân ô tô, kg mt – Khối lƣợng chuyên chở, kg Khối lƣợng thân ô tô tổng khối lƣợng tinh ô tô, khối lƣợng nhiên liệu khối lƣợng dụng cụ chuyên dùng kèm theo xe ma  m0  mnl  mtb (1.2) Trong đó: m0 – Khối lƣợng “tinh” ô tô, kg mnl – Khối lƣợng nhiên liệu, kg mtb – Khối lƣợng dụng cụ chuyên dùng kèm theo xe, kg Đối với ô tô con, ô tô khách, du lịch, xe buýt khối lƣợng chuyên chở khối lƣợng chuyên chở hành khách đƣợc tính nhƣ sau: mt  zn mn (1.3) Trong đó: zn - Số chỗ ngồi xe, tài xế mn - Khối lƣợng trung bình hành khách Đối với hành khách ngƣời Việt Nam khối lƣợng trung bình từ mn =5060 kg Đối với ô tô tải khối lƣợng chuyên chở mt khối lƣợng hàng hóa chuyên chở khối lƣợng tổ lái mt  mhh  mtl (1.4) Trong đó: mtl – Khối lƣợng tổ lái, kg mhh – Khối lƣợng hàng hóa, kg 1.1.2 Trọng lượng ô tô Trọng lƣợng đầy đủ ô tô đƣợc xác định tổng trọng lƣợng thân ô tô trọng lƣợng chuyên chở theo sức trọng tải tiêu chuẩn theo số chỗ ngồi hành khách, có tài xế G  Ga  Gt (1.5) Trong đó: G – Trọng lƣợng đầy đủ ô tô, N Ga – Trọng lƣợng thân ô tô, N Gt – Trọng lƣợng chuyên chở, N Trọng lƣợng đầy đủ ô tô, trọng lƣợng thân ô tô, trọng lƣợng chuyên chở đƣợc tính nhƣ sau: G  m.g (1.6) Ga  ma g (1.7) Gt  mt g (1.8) Trong đó: g - Gia tốc trọng trƣờng, km/h2 Trong tính toán thƣờng lấy giá trị g  9,81m / s Trọng lƣợng thân ô tô tổng trọng lƣợng tinh ô tô, trọng lƣợng nhiên liệu trọng lƣợng dụng cụ chuyên dùng kèm theo xe Ga  G0  Gnl  Gtb (1.9) Trong đó: G0 =m0g– Trọng lƣợng “tinh” ô tô, N Gnl=mnlg – Trọng lƣợng nhiên liệu, N Gtb=mtbg – Trọng lƣợng dụng cụ kèm theo xe, N Đối với ô tô con, ô tô khách, du lịch, xe buýt trọng lƣợng chuyên chở trọng lƣợng chuyên chở hành khách đƣợc tính nhƣ sau: Gt  zn Gn (1.10) Trong đó: zn - Số chỗ ngồi xe, tài xế Gn=mng– Trọng lƣợng trung bình hành khách, N Đối với ô tô tải trọng lƣợng chuyên chở trọng lƣợng hàng hóa chuyên chở khối lƣợng tổ lái end legend('Fk1','Fk2','Fk3','Fk4','Fk5','Fk6','Fk7','Fk8','Fk9','Fk10') grid on hold on if e1==sotayso plot(va{e1},Fc,' k') end e1=e1+1; end hold off xlabel('v(km/h)'); ylabel('Fk(N)'); case e11=1;%bieng gia while e11