Tính toán kéo kiểm nghiệm và xây dựng đặc tính mô men phanh theo điều kiện bám trên xe zil 114

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA ĐỘNG LỰC ***** BÁO CÁO HỌC PHẦN ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG KỸ THUẬT Ô TÔ Tên tập : Tính toán kéo kiểm nghiệm xây dựng đặc tính mô men phanh theo ều ki ện bám Giáo viên hướng dẫn : Vũ Ngọc Tuấn Lớ p : Ô tô 12 Hà Nội 2016 Mục lục A CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU B TÍNH TOÁN KÉO KIỂM NGHIỆM I Xây dựng đường đặc tính động II Xác định lực kéo tiếp tuyến dạng lực cản – lập đồ thị cân lực kéo Ô III C tô Xác định nhân tố động lực học lập đồ thị đặc tính động lực học Ô tô Xây dựng đặc tính phanh mô men theo điều kiện bám .10 Lý thuyết phanh ô tô .10 1.1 Phương trình động lực học phanh 10 1.2 Điều kiện phanh xe có hiệu 11 1.3 Động lực học trình phanh xe hai cầu s lý thuy ết điều hòa l ực phanh 12 Xây dựng đặc tính mô men phanh theo điều ki ện bám 19 D Kết luận 35 Lời mở đầu Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ kinh tế quốc dân nhu cầu vận tải quan trọng, đặc biệt nhu cầu vận chuyển người, hàng hóa với số lượng lớn Bởi ngày xuất nhiều loại ô tô khác đa dạng Do nhu cầu việc tính toán kéo kiểm nghiệm xây dựng đặc tính mô men phanh theo điều kiện bám giúp ta tìm thông số động đốt hệ thống truyền lực nhằm thỏa mãn yêu cầu chất lượng vận tốc kéo Ô tô điều kiện sử dụng giải pháp hữu hiệu để thiết kế hệ thống phanh an toàn đến mức tối ưu nhất, giúp xe hoạt động tốt, ổn định, an toàn sử dụng Xuất phát từ nhu cầu đó, hướng dẫn thầy Vũ Ngọc Tuấn nhóm nghiên cứu đề tài ‘‘ Tính toán kéo kiểm nghiệm xây dựng đặc tính mô men phanh theo điều kiện bám xe Zil-114’’ Đây xe loại du lịch hạng cao cấp chuyên chở yếu nhân, sản xuất từ 19671978 Liên Xô chế tạo Mặc dù cố gắng, thời gian, kiến thức kinh nghiệm thực tế có hạn nên trình nghiên cứu không tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong thầy góp ý, bảo tận tâm để kiến thức chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cám ơn thầy giáo giảng dạy hướng dẫn tận tình giúp đỡ bảo chúng em hoàn thành tốt đề tài A CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU XE ZIL-114 Kích thước tổng thể (D-R-C) 6305 x 2068 x 1540 mm Chiều dài sở 3880 (mm) Tâm vết bánh xe trước/sau, mm 1603/1663 Khoảng sang gầm xe trước/sau, mm 170/195 Số chỗ ngồi Công suất cự đại Nemax/ tốc độ quay 300(ml) / 4400 (vòng/phút) Mô men xoắn cự đại/ tốc độ quay 57 (KGm) / 2700-2900 (vòng/phút) Vận tốc cực đại 190 (km/h) Loại động xăng kỳ, xi lanh chữ V Trọng lượng khoang hành lý 80Kg Trọng lượng xe không tải Cầu trước/ Cầu sau 3085 Kg 1510/1575 (Kg) Trọng lượng toàn Cầu trước/Cầu sau Bán kính quay vòng 3610 Kg 1685/1925 (Kg) 8,2 m Số bánh xe Kích thước lốp 4+1 235-380 Thời gian tăng tốc đến 100 KM/h 13,5 s Tỉ số truyền 2,02-1,42-1,00L:1,42 Truyền lực Đơn, hypôit, 3,54 Tỉ số truyền 17,5 B TÍNH TOÁN KÉO KIỂM NGHIỆM I • • Xây dựng đặc tinh động Từ số liệu ban đầu từ phần A ta có số liệu sau: Công suất cực đại: Nmax = 300 mã lực = 225 kW Tương ứng với: neN = 4400 vg/ph Mô-men xoắn cực đại: Mmax = 57 KGm = 558,97905 Nm Tương đương với: nMmax = 2900 vg/ph Từ công thức Lây-đéc-man ta có: Công suất: Ne = Nemax [ a.] - Mô men xoắn : Me = [N.m] Trong đó: + Me ,Ne, ne : Mô men xoắn có ích , công suất có ích tốc độ vòng quay trục khuỷu ứng với điểm đường đặc tính + Nemax, neN: Công suất có ích cực đại số vòng quay ứng với công suất + Vì động xăng bốn kì ta chọn thông số có liên quan: a=1 ; b=1 ; c=1 ; + suy ta tính Vậy ta tính : => -Thay số vào biểu thức Ne =225 [ ] Me = = = 1,144 : Hệ số thích ứng động theo mô men trên, kết Me, Ne hàm phụ thuộc vào ne: [kW] [N.m] Sử dụng phần mềm matlab, ta vẽ đường đặc tính động có hình dáng sau: Đồ thị đặc tính động II Xác định lực kéo tiếp tuyến dạng lực cản – lập đồ thị cân lực kéo Ô tô * Phương trình cân lực kéo trường hợp chuyển động tổng quát có dạng: Pk = Pf + Pi + Pw + Pj = Pψ +Pw + Pj = G.f.cosα + G sinα + + = G.ψ + + - Trong đó: Pf ; Pi ; Pw; Pj ; Pψ : Lần lượt lực cản lăn, lực cản dốc, lực cản không khí, lực quán tính, lực cản tổng cộng đường * Giả thiết xe chạy với vmax, đường phẳng, lực quán tính không, phương trình có dạng: Pk = Pf + Pw = G.f + - Trong đó: + Pk = = (2) (1) : Là lực tiếp tuyến bánh xe chủ động (Mk, Me : Mô men xoắn bánh xe chủ động ĐCĐT) + Pf = G.f.cosα = G.f - Lực cản lăn Ô tô + Pi = G sinα = - Lực cản dốc + Pψ = Pf + Pi = G.ψ - Lực cản tổng cộng đường ψ - Hệ số cản tổng cộng đường + Pw = - Lực cản không khí + Pj = - Lực quán tính Thông số để xây dựng đường đặc tính kéo quan hệ Me = f(ne) – Đồ thị đặc tính động đốt Dựng đặc tính kéo theo công thức: Pki = Vận tốc xe tay số: vi = (m/s) Với i số tương ứng với số truyền thứ i (N) Nhận xét: - Ở vận tốc xe nhỏ vận tốc cực đại xe làm việc đường đặc tính tôc độ động tồn kéo dư Lực kéo sử dựng vào mục đích: + Tăng tốc + Khắc phục lực cản lớn đường + Kéo moóc III Xác định nhân tố động lực học lập đồ thị đặc tính động lực học Ô tô Để xác định tiêu động lực học Ô tô việc sử dụng mối quan hệ lực, sử dụng mối quan hệ nhân tố động lực học Mối quan hệ cho phép ta xác định nhanh chóng thuận tiện tiêu động lực học Ô tô biết lực cản đường tải trọng Ô tô, giúp so sánh chất lượng động lực học chủng loại xe khác - Nhân tố động lực học xác định sau: D= (3) Trường hợp xe không kéo moóc, từ phương trình cân lực: Pk = Pψ +Pw + Pj (4) Ta có: =ψ+ δ : Hệ số khối lượng quay g=9.81 (m/s-1): Gia tốc trọng trường ψ = f.cosα + sinα: Hệ số cản tổng cộng đường j - Gia tốc chuyển động xe Khi xe chuyển động ổn định mặt đường ngang : D =f Ta Xác định nhân tố động lực học xe tay số xe chở đủ tải Từ đồ thị cân lực kéo theo công thức (3) tính đươc giá trị nhân tố động lực học tay số theo vận tốc ô tô đầy tải: - Tay số i: Đồ thị đặc tính động lực học C XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH MÔ MEN PHANH THEO ĐIỀU KIỆN BÁM LÝ THUYẾT VỀ PHANH TRÊN Ô TÔ Các hệ thống phanh trang bị ô tô phong phú chủng loại đa dạng hình dáng Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật hệ thống phanh ô tô không ngừng trọng hoàn thiện Trên đời xe trang bị nhiều loại phanh điều khiển điện tử như: Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe phanh (ABS), hệ thống phanh phân phối lực phanh điện tử (EBD) đặc biệt xuất hệ thống phanh thông minh (SBC) … Tất thay đổi nhằm mục tiêu cuối nâng cao chất lượng trình phanh bao gồm: thời gian phanh nhỏ, quãng đường phanh ngắn, gia tốc chậm dần phanh cực đại phải đảm bảo tính điều khiển ổn định hướng chuyển động ô tô trình phanh Điều cho phép nâng cao vận tốc trung bình xe, nâng cao suất vận chuyển mà đảm bảo tính an toàn cao 1.1 Phương trình động lực học phanh Hình 1.1 Lực tác dụng lên ô tô phanh Khi phanh có cáclực tác dụng lên ô tô sau: + Trọng tâm G đặt trọng tâm xe + Lực phanh Pp1 Pp2 đặt điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường ngược chiều với chuyển động ôtô + Lực quán tính Pj đặt trọng tâm G chiều với chiều chuyển động ôtô Để nâng cao hiệu trình phanh, phanh người điều khiển thường cắt ly hợp Do ta bỏ qua hệ số quán tính quay δj lực quán tính tính theo công thức sau : Pj = G jp g (1.1) + Lực cản không khí Pw +Phản lực pháp tuyến RK1, RK2 lực cản lăn Pf1, Pf2 tương ứng đặt điểm tiếp xúc bánh xe, cầu trước, cầu sau đường 10 Kích thước lốp 235-380 mm Chiều cao trọng tâm xe -Không tải 0,54 -50% tải 0,52 -Toàn tải 0,50 mm -Bán kính tính toán xác định sau: rk = λ.r (m) : +) r bán kính thiết kế xe r= d:đường kính lắp vành(inch) B:chiều rộng lốp(inch)  r= - Chọn λ = 0,935  rk = r λ = 0,935 0,4975 = 0,465 (m) TH1: Xe không tải Trọng lượng toàn xe G = 3085 (kg) = 30263,85(N) Tải trọng phân bố cầu trước G1 =1510(kg) = 14813,1 (N) Tải trọng phân bố cầu sau G2 = 1575(kg) = 15450,75 (N)  - - Chiều cao tâm xe hg = 540(mm) = 0,54(m) - a= = 3,88 = 1,98(m) - b = L – a = 3,88 – 1,98 = 1,9(m) 20 - - - Từ thông số xác định trên, ta có phản lực pháp tuyến đường tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau: *Với gia tốc phanh nhỏ Jp=0: Z1 = = = 14819,93 Z2 = = = 15443,92 -Lực phanh sinh cầu xe: +Pp1= Z1=14819,93 +Pp2= Z2=15443,92 - Mô men phanh cần sinh bánh xe trước bánh xe sau xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau đây: + MP1 = rk.Pp1 =14819,93.0,465 =6891,27 (N.m) + Mp2 = Pp2rk =15443,92.0,465 =7181,42 (N.m) *Với gia tốc phanh lớn Jp=.g: - Z1 = = = 14819,93+4211,98 - Z2 = = = 15443,92 21 -Lực phanh sinh cầu xe: +Pp1= Z1=14819,93 +4211,98 +Pp2= Z2=15443,92 - - Mô men phanh cần sinh bánh xe trước bánh xe sau xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau đây: + MP1 = rk.Pp1 =(14819,93 +4211,98 ).0,465 =6891,27.+1958,57 + Mp2 =Pp2 rk =15443,92 - ).0,465 =9961,33 -1958,57 -Lập trình Matlab trường hợp không tải: (với đường nhựa hệ số bám phi =0,5-0,8) hg=0.54; %chieu cao tam xe(m) G1=14813.1; %tai phan bo len cau xe truoc(N) G2=15450.75; %tai phan bo len cau sau(N) G=G1+G2; %tai toan bo xe(N) L=3.88; %chieu dai co so xe(m) 22 a=(G2/G)*L; %khoang cach tu tam den tam banh xe cau truoc(m) b=(G1/G)*L; %khoang cach tu tam den tam banh xe cau sau(m) rk=0.465; %rk ban kinh banh xe(m) phi=linspace(0.5,0.8,500); for i=1:500 Z1(i)=(G*b)/L*(1+(phi(i)*hg)/b); %tai phan bo len cac banh xe truoc(N) Z2(i)=(G*a)/L*(1-(phi(i)*hg)/a); %tai phan bo len banh cac xe sau(N) P1(i)=phi(i)*Z1(i); %luc phan cac banh xe truoc(N) P2(i)=phi(i)*Z2(i); M1(i)=P1(i)*rk; %momen phanh banh truoc(N.m) M2(i)=P2(i)*rk; %momen phanh banh sau(N.m) end %ve thi plot(phi,M1,phi,M2); grid on; xlabel('he so bam cua duong phi'), %(truc x) ylabel('momen phanh tren cau truoc,sau'), %(truc y) title('do thi quan he momen phanh theo he so bam'), %(tieu de) 23 legend('M1', 'M2'), %(ghi chú) grid on; -Đồ thị có dạng: Hình 1.6.Đồ thị quan hệ momen phanh cần sinh Mp1,Mp2 với hệ số bám  - TH2: Xe 50% tải Trọng lượng toàn xe G = 3347,5 (kg) = 32838,98(N) 24 - - Tải trọng phân bố cầu trước G1 =1597,5 (kg) = 15671,48 (N) Tải trọng phân bố cầu sau G2 = 1750(kg) =17167,5 (N) Chiều cao tâm xe hg = 0,52(m) * Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước cầu sau: - a= = - b = L – a = 3,88-2,03 = 1,85 (m) - Từ thông số xác định trên, ta có phản lực pháp tuyến đường tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau: *Với gia tốc phanh nhỏ Jp=0: - Z1 = - Z2 = = = 17181,22 Lực phanh sinh cầu xe +Pp1 = Z1= + Pp2 = Z2= - - Mô men phanh cần sinh bánh xe trước bánh xe sau xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau đây: Mp1 = Pp1rk = ).0,465 =7280,86 Mp2 = Pp2rk 25 =.0,465 =7989,27 *Với gia tốc phanh lớn Jp=.g: (với đường nhựa ) - Z1 = - Z2 = = = 17181,22 – - Lực phanh sinh cầu xe +Pp1 = Z1= + Pp2 = Z2= - Mô men phanh cần sinh bánh xe trước bánh xe sau xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau đây: +Mp1 = Pp1rk = ).0,465 =7280,86+2046,51 + Mp2 = Pp2rk =).0,465 =7989,2-2046,51  Lập trình Matlab trường hợp 50% tải hg=0.52; %chieu cao tam xe(m) 26 G1=15671,48; %tai phan bo len cau xe truoc(N) G2=17167,5; %tai phan bo len cau sau(N) G=G1+G2; %tai toan bo xe(N) L=3.88; %chieu dai co so xe(m) a=(G2/G)*L; %khoang cach tu tam den tam banh xe cau truoc(m) b=(G1/G)*L; %khoang cach tu tam den tam banh xe cau sau(m) rk=0.465; %rk ban kinh banh xe(m) phi=linspace(0.5,0.8,500); for i=1:500 Z1(i)=(G*b)/L*(1+(phi(i)*hg)/b); %tai phan bo len cac banh xe truoc(N) Z2(i)=(G*a)/L*(1-(phi(i)*hg)/a); %tai phan bo len banh cac xe sau(N) P1(i)=phi(i)*Z1(i); %luc phan cac banh xe truoc(N) P2(i)=phi(i)*Z2(i); M1(i)=P1(i)*rk; %momen phanh banh truoc(N.m) M2(i)=P2(i)*rk; %momen phanh banh sau(N.m) 27 end %ve thi plot(phi,M1,phi,M2); grid on; xlabel('he so bam cua duong phi'), %(truc x) ylabel('momen phanh tren cau truoc,sau'), %(truc y) title('do thi quan he momen phanh theo he so bam'), %(tieu de) legend('M1', 'M2'), %(ghi chú) grid on; -Đồ thị có dạng: 28 Hình 1.7.Đồ thị quan hệ momen phanh cần sinh Mp1,Mp2 với hệ số bám  TH3: 100% tải - Trọng lượng toàn xe G = 3610 (kg) = 35414,1(N) - Tải trọng phân bố cầu trước G1 =1685 (kg) = 16529,85 (N) - Tải trọng phân bố cầu sau G2 = 1925(kg) =18884,25 (N) - Chiều cao tâm xe hg=0,5(m) * Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước cầu sau: - a= = - b = L – a = 3,88 – 2,069 = 1,811 (m) - Từ thông số xác định trên, ta có phản lực pháp tuyến đường tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau: *Với gia tốc phanh nhỏ Jp=0: - Z1 = 29 - Z2 = = = 18884,48 - Lực phanh sinh cầu xe: +Pp1 = Z1 = +Pp2 = Z2 =18884,48 - Mô men phanh cần sinh bánh xe trước bánh xe sau xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau đây: + Mp1 = Pp1rk =.0,465 =7686,27 + Mp2 = Pp2rk =18884,48 .0,465 =8781,28 *Với gia tốc phanh lớn Jp=.g: (với đường nhựa ) - Z1 = - Z2 = = = 18884,477 – - Lực phanh sinh cầu xe +Pp1 = Z1= + Pp2 = Z2= - Mô men phanh cần sinh bánh xe trước bánh xe sau xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau đây: +Mp1 = Pp1rk 30 = ).0,465 =7686,273+2122,108 + Mp2 = Pp2rk =.).0,465 =8781,282-2122,108  Lập trình Matlab trường hợp 100% tải hg=0.5; %chieu cao tam xe(m) G1=16529.85; %tai phan bo len cau xe truoc(N) G2=18884.25; %tai phan bo len cau sau(N) G=G1+G2; %tai toan bo xe(N) L=3.88; %chieu dai co so xe(m) a=(G2/G)*L; %khoang cach tu tam den tam banh xe cau truoc(m) b=(G1/G)*L; %khoang cach tu tam den tam banh xe cau sau(m) rk=0.465; 31 %rk ban kinh banh xe(m) phi=linspace(0.5,0.8,500); for i=1:500 Z1(i)=(G*b)/L*(1+(phi(i)*hg)/b); %tai phan bo len cac banh xe truoc(N) Z2(i)=(G*a)/L*(1-(phi(i)*hg)/a); %tai phan bo len banh cac xe sau(N) P1(i)=phi(i)*Z1(i); %luc phan cac banh xe truoc(N) P2(i)=phi(i)*Z2(i); M1(i)=P1(i)*rk; %momen phanh banh truoc(N.m) M2(i)=P2(i)*rk; %momen phanh banh sau(N.m) end %ve thi plot(phi,M1,phi,M2); grid on; xlabel('he so bam cua duong phi'), %(truc x) ylabel('momen phanh tren cau truoc,sau'), %(truc y) title('do thi quan he momen phanh theo he so bam'), %(tieu de) legend('M1', 'M2'), %(ghi chú) grid on; -Đồ thị có dạng: 32 Hình 1.8.Đồ thị quan hệ momen phanh cần sinh Mp1,Mp2 với hệ số bám 33 D: KẾT LUÂN Đề tài tập trung nghiên cứu, tính toán kéo kiểm nghiệm xây dựng phương trình mô tả đặc tính mô men phanh theo điều kiện bám Từ đó đánh giá mức độ ảnh hưởng mô men phanh theo điều kiện bám tới hiệu phanh kiểm nghiệm đặc tính động xây dựng đồ thị cân lực kéo đồ thị nhân tố động lực học cụ thể xe Zil-114 Kết mô cho thấy đặc tính mô men phanh, đặc tính động cơ, đặc tính ô tô pù hợp với lý thuyết thông số sã cho ban đầu xe Đây sở tham khảo cho việc kiểm nghiệm cho loại xe khác cách nhanh chóng, dễ dàng 34 ... thấp, tính khả thi cao nên phương án khả quan, đơn giản hiệu cao XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH MÔ MEN PHANH THEO ĐIỀU KIỆN BÁM Trên sở lý thuyết phần 1, ta vào xây dựng đặc tính mô men phanh theo điều kiện bám. .. đặc tính động lực học Ô tô Xây dựng đặc tính phanh mô men theo điều kiện bám .10 Lý thuyết phanh ô tô .10 1.1 Phương trình động lực học phanh 10 1.2 Điều kiện phanh xe. .. lực học tay số theo vận tốc ô tô đầy tải: - Tay số i: Đồ thị đặc tính động lực học C XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH MÔ MEN PHANH THEO ĐIỀU KIỆN BÁM LÝ THUYẾT VỀ PHANH TRÊN Ô TÔ Các hệ thống phanh trang bị