Đồ án khảo sát đặc tính động lực học của xe ôtô tải huyndai 1,25 tấn (có link tải MATLAB ở trang cuối)

MỞ ĐẦUTrong những năm gần đây ngành công nghiệp ôtô ngày càng pháttriển, thể hiện rõ tầm quan trọng trong sự phát triển chung của nền côngnghiệp cả nước.. Dòng xe tải hạn

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây ngành công nghiệp ôtô ngày càng pháttriển, thể hiện rõ tầm quan trọng trong sự phát triển chung của nền côngnghiệp cả nước Thị trường ôtô càng ngày càng phát triển với đa dạng vềchủng loại và giá cả trong số đó không thể không kể đến loại xe tải hạngnhẹ tải từ 1 tấn đến 2 tấn đang rất phổ biển và có triển vọng phát triển ởViệt Nam

Dòng xe tải hạng nhẹ hiện nay sử dụng khá phổ biến ở thành thị vànông thôn, với kích thước nhỏ gọn và tính cơ động chúng đang dần thaythế cho các phương tiện vận chuyển thô sơ có hiệu quả sử dụng khôngcao như xe thồ, xe ba gác, công nông…

Tính năng và hiệu quả sử dụng của ô tô phụ thuộc vào chất lượngthiết kế, chế tạo và điều kiện sử dụng Việc đánh giá chất lượng xe có thểtheo một số phương pháp khác nhau phụ thuộc vào mục đích và phương tiệnxác định các chỉ tiêu cần đánh giá Trong đó nhóm các chỉ tiêu động lực học,tính an toàn điều khiển và tính tiết kiệm nhiên liệu (năng suất) được xét đếnphổ biến hơn

Đối với các loại xe nhập ngoại ở Việt Nam, việc tính toán, kiểm tracác tính chất động lực học của xe là rất khó khăn vì hầu hết các loại xenhập ngoại không có đầy đủ các thông số thiết kế Do vậy việc nghiêncứu để đánh giá các chỉ tiêu động lực học của các loại xe ô tô nhập ngoạitại Việt Nam là vấn đề mang tính cấp thiết và có tính khả thi cao

Xuất phát từ những lý do trên và được sự định hướng của thầy hướng

dẫn em đã thực hiện đề tài: “Khảo sát đặc tính động lực học của xe ôtô tải Huyndai 1,25 tấn” Với mục đích góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho

việc lực chọn chế độ sử dụng hợp lý và đánh giá khả năng sử dụng loại xenày

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình phát triển ô tô ở Việt Nam

Sau hơn 15 năm ra đời, ngành công nghiệp ô tô trong nước đã cónhững bước phát triển đáng nể Chính phủ và Bộ Công thương coi đây làmột trong những ngành cần được chú trọng của nền công nghiệp ViệtNam Theo ước tính của Bộ công thương thì nhu cầu ô tô ở Việt Namnăm 2010 là 120.000 -130.000 chiếc/năm và đến năm 2020 là 239.000chiếc/năm

Ở nước ta hiện nay có hơn 34 doanh nghiệp lắp ráp ô tô trong nướcnhư Trường Hải, Cửu Long, Foton, Vinaxuki, Giải Phóng, ChiếnThắng Các doanh nghiệp này hầu hết chỉ dừng ở mức lắp giáp các chitiết nhập khẩu hay làm những công đoạn không mang tính phức tạp vàđòi hỏi phải có công nghệ cao Nói chung tỷ lệ nội địa hóa trong sảnphẩm còn thấp (cao nhất cũng chỉ đạt 40%)

1.2 Vài nét về tình hình sử dụng các loại xe tải ở Việt Nam

Nước ta là một nước đang phát triển, nhu cầu chuyên chở hàng hóađòi hỏi ngày càng cao Trong khi đó ở nước ta thì khối lượng hàng hóavận chuyển bằng đường bộ chiếm tỷ lệ lớn Theo đó số lượng các loại xetải ở Việt Nam tăng rất nhanh, nhất là các loại xe tải hạng nhẹ vì nó phùhợp với địa hình cũng như điều kiện giao thông ở Việt Nam

Bắt đầu từ tháng 11/2007, Luật giao thông đường bộ có quy địnhcấm các loại công nông lưu thông trên các đường quốc lộ, thị trường xetải hạng nhẹ bắt đầu thay thế công nông và càng trở nên sôi động

Các xe tải hạng nhẹ từ 1,25 tấn đến 2 tấn được khách hàng quantâm nhất Nguồn cung của các loại xe tải nhẹ này rất phong phú, từ cáchãng xe nước ngoài như Huyndai, Isuzu, Hino,Ford…đến các hãng trongnước như Cửu Long, Vinaxuki, Chiến Thắng, Giải Phóng

1.3 Vài nét về lịch sử phát triển hãng xe Huyndai Hàn Quốc

Hyundai Motor được thành lập năm 1967 bởi Tập đoàn Hyundai

Tuy nhiên, trong một thời gian dài Hyundai Motor chỉ sản xuất ô tô dựatrên các mẫu thiết kế được cung cấp bởi hãng Ford – Anh Quốc Mẫu xeđược HM tự phát triển đầu tiên được gọi là ’74 Pony, tuy nhiên vẫn nằmdưới sự chỉ đạo của hãng Mitsubishi Các loại động cơ cũng dựa trên thiết

kế của Nhật Bản, trong khi kiểu dáng xe do Italy phác thảo Mẫu xe đó đãđem lại cho Hyundai danh tiếng như một nhà sản xuất xe hơi lớn nhất vàkhông thay đổi cho đến ngày nay

Động cơ tự thiết kế được xuất hiện năm 1991, báo hiệu một bướctiến thực sự về nghiên cứu và phát triển (R&D) Năm 1998 Hyundai đãnắm lấy cơ hội để mua lại hãng Kia đang trên bờ vực phá sản, và khiếncho hãng này trở lên vững mạnh

Hyundai đã thiết lập mối liên minh chiến lược với DaimlerChrysler

và Mitsubishi vào năm 2000 để chia sẻ chi phí phát triển loại xe nhỏ vàđộng cơ 4 thì Tuy nhiên liên minh này đã bị đổ vỡ do DaimlerChrysler

đã rút ra vào năm 2004

Hyundai và công ty con Kia hiện là tập đoàn ô tô lớn thứ 7 trên thếgiới (với doanh số của tập đoàn năm 2004 là 3,36 triệu sản phẩm, năm

2005 là gần 3,72 triệu sản phẩm) chỉ sau GM, Ford, Toyota, Nissan, Volkswagen và DaimlerChrysler Đây cũng là hãng phát triểnnhanh nhất và là đối thủ đáng gờm của các nhà sản xuất xe ô tô phươngTây

Renault-1.4 Tình hình nhập khẩu và lắp ráp các loại xe Huyndai ở Việt Nam

Hiện nay có rất nhiều doanh nghiệp trong nước sản xuất lắp ráp cácloại xe của |Huyndai như TMT (là thành viên của Tổng Công Ty Côngnghiệp Ô tô Việt Nam Vinamotor), Công ty cổ phần Vietnam Motors CầnThơ…Doanh nghiệp phân phối độc quyền các loại xe Huyndai tại ViệtNam như Huyndai motor Việt Nam (Hiện nay là Thành Công, doanhnghiệp này thay thế Huyndai motor Việt Nam từ tháng 6/2009)

1.5 Giới thiệu về ô tô Huyndai 1,25 tấn

Xe tải Hyundai 1,25 tấn do Hàn Quốc sản xuất được nhập khẩu vào

Việt Nam và được sử dụng rất phổ biến vào công việc vân chuyển hàng

hoá rất phù hợp với địa hình, cung đường và loại đường ở Việt Nam

Hình 1.1 Xe tải Huyndai 1,25 tấn 1.5.1 Các thông số kỹ thuật chính của xe Huyndai 1,25 tấn

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của xe Huyndai 1,25 tấn

Các thông số kỹ thuật Giá trị Đơn vị

Kích

thước

Dài x Rộng x Cao tổng thể 5075 x 1725 x 1995 mm

Đường kính x hành trình piston 91,1x100 mm

Công suất lớn nhất của

Tỷ số truyền cầu sau 3.909

Ly hợp

Bộ ly hợp lò xo màng, đĩa

ly hợp đơn khô, điều khiển bằng thuỷ lực

Thiết bị giải trí Radio Cassette

1.5.2 Khái quát các hệ thống trên xe Huyndai 1,25 tấn

1- Động cơ

2- Hệ thống điện

3- Hệ thống truyền lực

4- Hệ thống treo

5- Hệ thống phanh

6- Hệ thống lái

1.6 Vài nét về tình hình nghiên cứu tính chất đông lực học của ô tô

Sự nghiên cứu các tính chất động lực học của ô tô là một trongnhững nhiệm vụ trọng tâm khi nghiên cứu các tính năng sử dụng cũngnhư nghiên cứu thiết kế ô tô Trải qua nhiều giai đoạn nghiên cứu, cácthành tựu của các công trình khoa học trên thế giới đã đưa các bài toán lýthuyết tiện cận đến các quá trình động lực học xảy ra trên máy thực Đâycũng là những cơ sở quan trọng và mang tính quyết định cho việc nghiêncứu hoàn thiện kết cấu và chế tạo thành công các loại xe hiện đại ngàynay Trong những năm gần đây các nghiên cứu về động lực học chuyểnđộng của ô tô đã đạt được ở mức độ rất cao cả về nghiên cứu lý thuyết lẫnnghiên cứu thực nghiệm

1.7 Mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu đề tài

1.7.1 Mục tiêu

Khảo sát một số tính chất động lực học của xe ô tô tải Huyndai1,25 tấn góp phần xây dựng cơ sở khoa học để đánh giá chất lượng độnglực học của loại xe này đồng thời cũng là cơ sở giúp cho người sử dụnglựa chọn chế độ sử dụng hợp lý để nâng cao năng suất của xe và cũng để

hỗ trợ cho việc tổ chức khai thác loại xe này đạt hiệu quả cao hơn

1.7.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Thu thập đầy đủ các thông số kỹ thuật về loại ô tô khảo sát

- Xây dựng các đường đặt tính sử dụng phần mềm Matlab

- Sử dụng đường đặt tính động lực học để xác định các thông số khác

- Đánh giá tính năng động lực học của loại xe này

1.7.3 Phương pháp nghiên cứu

Có hai phương pháp để nghiên cứu tính chất động lực học của ô tô

đó là :

- Phương pháp thực nghiệm dùng các số liệu khảo nghiệm đểnghiên cứu Phương pháp này chính xác nhưng đòi hỏi phải cóthiết bị hiện đại.

- Phương pháp lý thuyết cần một vài thông số của xe và của mặtđường, dùng phần mềm máy tính hỗ trợ

Do điều kiện và khả năng không cho phép nên trong đồ án này emchọn phương pháp thứ hai để khảo sát

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÈ TÍNH CHẤT ĐỘNG LỰC HỌC

CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG

2.1 Đường đặc tính động cơ

2.1.1 Đường đặc tính tốc độ

Đường đặc tính tốc độ là đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất hiệudụng Ne, mô men quay Me, chi phí nhiên liệu giờ GT và chi phí nhiên liệuriêng ge theo số vòng quay n hoặc theo tốc độ góc ω của trục khuỷu

Có hai loại đường đặc tính tốc độ :

- Đường đặc tính ngoài (mức ga 100%)

- Đường đặc tính cục bộ (mức ga <100%)

M i r

k k

k

(2.1)trong đó :

M k - mô men chủ động;

Me - mô men quay của động cơ;

i, ηm -tỷ số truyền và hiệu suất cơ học của hệ thống truyền lực;

rk- bán kính bánh xe chủ động

Gk : trọng lượng trên bánh xe chủ động (kN)

Zk: phản lực pháp tuyến trên bánh chủ động (kN)

Trong đó: Pfk - lực cản chuyển động của các bánh chủ động

Pfn -lực cản lăn của các bánh chủ động

f -hệ số cản lăn

Z -phản lực pháp tuyến: Z=G.cosα

G -trọng lượng của ôtô

α -độ dốc của mặt đường

2.2.2.2 Lực cản dốc P α

Khi ôtô lên dốc hoặc xuống dốc sẽ suất hiện thành phần lực G.sinα

có phương song song với mặt đường và gọi là lực cản dốc, ký hiệu là Pα:

trong đó: G - trọng lượng của máy kéo

α - độ dốc của mặt đường

2.2.2.3 Lực cản không khí P w

Khi ô tô chuyển động sẽ làm di chuyển bộ phận không khí baoquanh xe, làm xuất hiện các dòng khí xoáy phía sau và hình thành mộtlực cản gọi là lực cản không khí

Giá trị của lực cản không khí được xác địng bằng công thức:

2 0

.v

F k

trong đó:

kw -hệ số cản không khí (N.s2/m4)

F -diện tích cản chính diện (m)

vo -vận tốc chuyển động tương đối của ô tô và không khí (m/s)Đối với ôtô vận tải sử dụng công thức gần đúng tính F sau:

F = B(H –C)B: bề rộng của xe (m)H: chiều cao của xe (m)C: chiều cao gầm xe (m)

Hình 2.3 thể hiện các lực tác dụng lên ô tô trong trường hợp tổngquát

Hình 2.3 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô trong trường hợp tổng quát

2.3 Đặc tính động lực học

2.3.1 Phương trình và đồ thị cân bằng lực kéo

Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô là biểu thức cân bằng giữalực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe và tất cả các lực cản từ bên ngoài

Trong trường hợp tổng quát ta có biểu thức sau:

Pk = Pf + Pw ± Pα ± Pj (2.7)Khai triển phương trình (2.8) ta được:

a b

t t

g

G v W G

G f r

i M

δ α

Pϕ: lực cản tổng cộng của mặt đường

ϕ : hệ số cản tổng cộng của mặt đường, ϕ = f cosα ± sinα

Đồ thị cân bằng lực kéo:

NK = Ne ηm = Pkv (2.11)

Ne − công suất hiệu dụng của động cơ;

ηm − hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực;

Nψ − công suất hao tổn do lực cản mặt đường;

Nj − công suất hao tổn do lực cản quán tính;

NW − công suất hao tổn do lực cản không khí

Hình 2.5 Đồ thị cân bằng công suất

2.3.3 Đường đặc tính động lực học của ô tô

2.3.3.1 Nhân tố động lực học (D)

Biểu thức tính:

ms t e a

W k

G v W r

i M G

P

.

Ga: trọng lượng toàn bộ của xe tại tải định mức

rb: bán kính động lực học của xeMối liên hệ giữa nhân tố động lực học D với điều kiện chuyểnđộng của ô tô qua biểu thức sau đây:

a

a a

a b

ms t e

G

j g

G f

G G

v W r

i M

) sin cos

(

.

δ α

xe chủ động với mặt đường:

k a

w

G

v W G G

v W Z G

P P D

ϕ: hệ số bám của các bánh xe chủ động và mặt đường

k

λ : hệ số phân bố tải trọng trên cầu chủ động

Zk: phản lực pháp tuyến của mặt đường trên bánh chủ động

Zk = λk.G;

2.3.3.2 Đường đặc tính động lực học của ô tô

Nhân tố động lực học của ô tô D có thể biểu diễn bằng đồ thị Đồthị nhân tố động lực học D biểu thị mối quan hệ phụ thuộc giữa nhân tốđộng lực học và vận tốc chuyển động của ô tô, D = f(v), khi ô tô có có tảitrọng đầy và động cơ làm việc với chế độ toàn tải và được gọi là đượngđặc tính động lực học của ô tô

Trên trục tung ta đặt các giá trị của nhân tố động lực học D, trêntrục hoành ta đặt các giá trị vận tốc chuyển động của ô tô v

Hinh 2.6 Đặc tính động lực học của ô tô máy kéo khi vận chuyển 2.3.4 Sử dụng đặc tính động lực học

2.3.4.1 Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô ứng với giá trị công suất đạt cực đại

Khi ô tô chuyển động đều (ổn định) thì tung độ của mỗi điểm của

đường cong nhân tố động lực học D ở các số truyền khác nhau chiếuxuống trục hoành sẽ xác định vận tốc lớn nhất vmax của ô tô ở loại đường

ở hệ số cản tổng cộng đã cho

Xét hình 2.6 ở dưới ta thấy các đường đặt tính động lực học ở mỗi

số truyền cắt đường tổng cộng hệ số cản của mặt đường (Df) tại nhữngđiểm tương ứng khac nhau Những điểm đó chính là điểm cân bằng độnglực học và tại đó ô tô chuyển động ổn định Chiếu giá trị của nó xuốngtrục hoành ta sẽ được giá trị của vmax

1

f

D f f D

1

f

D f f D

(2.15)Như đã trình bày ở phần trước mỗi số truyền có một giá trị nhân tốđộng lực học cực đại Dmax , nhưng lớn nhất là giá trị nhân tố động lực họccực đại D1max tại số truyền một Do đó góc dốc lớn nhất mà ô tô có thểvượt qua được xác định theo công thức:

2 max

1

1

1

f

D f f

D

(2.16)

2.3.4.3 Xác định khả năng tăng tốc của ô tô

Nhờ đồ thị nhân tố động lực học D = f(v) ta có thể xác định đượcgia tốc của ô tô nếu biết: hệ số cản mặt đường ψ , tỷ số truyền i và vận tốccho trước v

Từ biểu thức (2.13) ta rút ra:

Hình 2.7 Đồ thị biểu diễn gia tốc của ô tô

Trị số của gia tốc lớn nhất phụ thuộc vào kết cấu cụ thể của từngloại xe, tỉ số truyền trong hệ thống truyền lực, loại đường , vận tốcchuyển động của xe

2.3.4.4 Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

Thời gian và quãng đường tăng tốc là hai chỉ tiêu quan trọng đểđánh giá tính chất động lực học của ô tô, có thể được xác định dựa trên đồ

thị gia tốc j = f (v) của ô tô máy kéo.

Xác định thời gian tăng tốc của ôtô

nó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa gia tốc j vàvận tốc chuyển động v của chúng Nhưng tích phân này có thể giải bằngđồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc nhờ vào đồ thị gia tốc

2.3.4.5 Đồ thị nhân tố động lực học của động cơ khi tải trọng thay đổi

Trong thực tế, tải trọng của ôtô máy kéo có thể thay đổi với mứcđộ thay đổi khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện sủ dụng cụ thể

Nhân tố động lực học của ô tô cho trường hợp tải trọng bất kỳ theocông thức:

Hình 2.8 Đồ thị tia nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

Ta có: tga =

D Dx

G G

x

=

(2.21)Trong trường hợp Gx = G thì tga = 1, nghĩa là a = 450 Các tiavới a > 450 ứng với Gx >G là vùng quá tải Ngược lại, các tia với góc a <

− Xác định hệ số cản lớn nhất của mặt đường ymax

− Xác định vận tốc chuyển động của ôtô khi biết hệ số cản của mặtđường và tải trọng của ôtô