Nghiên cứu động học và động lực học của xe du lịch

nghiên cứu động học và động lực học ô tô của xe du lịch camry 2.5q , giúp ta hiểu cơ bản về chuyển động của một chiếc xe ô tô, hiểu được các vấn đề xây dựng đường đặc tính ngoài, tính ổn định, tính quay vòng của ô tô...

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian học kiến thức ở trường và cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy MSc Đặng Quý Chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu động học

và động lực học của xe du lịch TOYOTA CAMRY 2.5Q”

Trong thời gian làm đồ án chúng em đã nhận được sự hướng dẫn chặt chẽ và nhiệt tình của thầy MSc Đặng Quý để chúng em hiểu sâu hơn về lĩnh vực này hơn

và tìm ra kết quả tính toán đạt được có thể áp dụng vào thực tế để vận hành xe một cách tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy MSc Đặng Quý và cùng các thầy cô khoa cơ khí động lực đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này

Tuy nhiên với kinh nghiệm còn hạn chế chắc chắn chúng em không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo

để đề tài đạt kết quả tốt hơn

TP Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2017

Phùng Quốc Việt Trần Thanh Vàng

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG vi

CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1

1.3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 2

1.4 KÝ HIỆU VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐO CƠ BẢN 2

1.5 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TOYOTA CAMRY 2.5Q 3

1.6 HÌNH ẢNH THIẾT KẾ XE 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ 6

2.1 ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI 6

2.2 ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT 6

2.3 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ 8

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT CÂN BẰNG LỰC KÉO, CÔNG SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA XE 12

3.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TỔNG QUÁT 12

3.2 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO Ở CÁC TỶ SỐ TRUYỀN 13

3.2.1 Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với các tay số 13

3.2.2 Tốc độ của ô tô ứng với các tay số 14

3.2.3 Tính lực cản lăn 15

3.2.4 Tính lực cản của không khí tác dụng lên xe 19

3.2.5 Tính lực bám Fφ = f(v) 21

3.2.6 Cân bằng lực kéo của ô tô 21

3.2.6.1 Phương trình cân bằng lực kéo 21

3.2.6.2 Phương pháp xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo 22

3.2.6.3.Trình tự xây dựng đồ thị 25

3.2.6.4 Nhận xét 26

3.3 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 27

3.3.1 Phương trình cân bằng công suất 27

3.3.2 Phương pháp xây dựng đồ thị 28

3.3.3 Ý nghĩa sử dụng 32

3.4 ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ 33

3.4.1 Nhân tố động lực học ô tô 33

3.4.2 Phương pháp xây dựng đồ thị 33

3.4.3 Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô 35

3.4.4 Xác định độ dốc lớn nhất mà xe vượt qua được 35

3.4.5 Xác định sự tăng tốc của ô tô 36

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE 39

4.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÍNH ỔN ĐỊNH 39

4.2 TÍNH ỔN ĐỊNH DỌC CỦA Ô TÔ 39

4.2.1 Tính ổn định dọc tĩnh 39

4.2.1.1 Xét tính ổn định theo điều kiện lật đổ 41

a Xe đứng yên quay đầu lên dốc 41

b Xe đứng yên quay đầu xuống dốc 42

4.2.1.2 Xét tính ồn định theo điều kiện trượt 43

4.2.2 Tính ổn định dọc động 44

4.2.2.1 Trường hợp xe chuyển động lên dốc hoặc xuống dốc với vận tốc nhỏ, không kéo rơ móc và chuyển động ổn định 44

a Xét ổn định theo điều kiện lật đổ 44

b Xét ổn định theo điều kiện trượt 45

4.2.2.2 Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường nằm ngang không kéo rơmóc 46

4.3 TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG THẲNG TRÊN ĐƯỜNG NGHIÊNG NGANG 48

4.3.1 Xét ổn định theo điều kiện lật đổ 48

4.3.2 Xét ổn định theo điều kiện trượt 49

4.4 ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG Ô TÔ QUAY VÒNG 51

4.4.1 Ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét theo điều kiên lật đổ 51

4.4.1.1 Trường hợp ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài 51

4.4.1.2 Trường hợp ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong 53

4.4.1.3 Trường hợp ô tô quay vòng trên đưòng nằm ngang 55

4.4.2 Ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét điều kiện trượt ngang 55

4.4.2.1 Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài 55

4.4.2.2 Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong 56

4.4.2.3 Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang 57

CHƯƠNG 5:QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ 59

5.1 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ 59

5.1.1 Động học quay vòng của ô tô 59

5.1.2 Động lực học quay vòng của ô tô 64

5.2 KHẢO SÁT XE QUAY VÒNG TRÊN ĐƯỜNG NHỰA BÊ TÔNG KHÔ 67

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 70

6.1 KẾT LUẬN 70

6.2 KIẾN NGHỊ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hình ảnh thiêt kế Camry 2.5Q 5

Hình 2.1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ 10

Hình 3.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô đang đang chuyển động lên dốc 12 Hình 3.2: Đồ thị cân bằng lực kéo 25

Hình 3.3: Đồ thị cân bằng công suất 32

Hình 3.4: Đồ thị đặc tính động lực học 35

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn gia tốc của ô tô có sáu tỷ số truyền 38

Hình 4.1: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi đứng yên 40

Hình 4.2: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu lên dốc 41

Hình 4.3: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu xuống dốc 42

Hình 4.4: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô chuyển động trên đường nằm ngang 46

Hình 4.5: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên ô tô khi chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang 48

Hình 4.6: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài 51

Hình 4.7: Sơ đồ mômen các lực tác dụng lên xe khi quay vòng trên đường nghiêng vào trong 53

Hình 4.8: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đường nằm ngang 55

Hình 5.1: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô khi bỏ qua biến dạng ngang 60

Hình 5.2: Đồ thị lý thuyết và thực tế về mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai bánh xe dẫn hướng 61

Hình 5.3: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước 62 Hình 5.4: Sơ đồ động lực học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước 65

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng giá trị về công suất và mô men của động cơ 9

Bảng 3.1: Bảng giá trị tính vận tốc v và lực kéo Fk của từng tay số 14

Bảng 3.2: Bảng giá trị tính hệ số cản lăn f 16

Bảng 3.3: Bảng giá trị tính lực cản lăn Ff của từng tay số 18

Bảng 3.4: Bảng số liệu tính lực cản không khí theo vận tốc của từng tay số 20

Bảng 3.5: Bảng số liệu tính lực cản tổng cộng 23

Bảng 3.6: Bảng giá trị của Pk (kW) và Pe (kW) ứng với từng cấp số 28

Bảng 3.7: Bảng giá trị của Pf, Pω, Pf + Pω ứng với từng cấp số 30

Bảng 3.8: Bảng giá trị động lực học D theo từng cấp số 34

Bảng 3.9: Bảng giá trị j theo D và δ của từng tay số 37

Bảng 4.1: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc giới hạn khác nhau 53

Bảng 4.2: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc giới hạn khác nhau 54

Bảng 4.3: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài theo điều kiện trượt ngang ứng với từng góc giới hạn khác nhau 56

Bảng 4.4: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo điều kiện trượt ngang ứng với từng góc giới hạn khác nhau 57

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay cùng với sự phát triển khoa học và công nghệ, ngành công nghiệp ô tô phát triển nhanh chóng góp phần thôi thúc các nhà thiết kế ô tô nghiên cứu để tạo ra những chiếc xe hiện đại hơn về tính năng, mạnh mẽ hơn về công suất để đáp ứng cho nhu cầu kinh tế và an toàn của người sử dụng

Đề tài “Nghiên cứu động học và động lực học của xe du lịch TOYOTA CAMRY 2.5Q” sẽ góp phần làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng động lực học chuyển động ô tô, khả năng sử dụng và lựa chọn chế độ sử dụng sao cho phù hợp

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Với những yêu cầu về nội dung của đề tài, mục tiêu của đề tài nhằm giúp người đọc nắm được các nội dung sau:

- Nêu được khái niệm về đặc tính công suất của động cơ dùng trên ô tô

- Vẽ được đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong trên ô tô

- Áp dụng được công thức S.R.Lây Đécman để xây dựng đặc tính ngoài của động

cơ

- Trình bày được phương trình cân bằng lực kéo, phương trình cân bằng công suất, đặc tính động lực học của ô tô và các đồ thị tương ứng

- Trình bày được các đặc tính tăng tốc của ô tô

- Xác định được các phản lực thẳng góc tác dụng lên các bánh xe trong những điều kiện chuyển động của ô tô

- Định nghĩa được tính ổn định của ô tô, tính ổn định dọc tĩnh, ổn định dọc động

- Xác định được góc dốc giới hạn mà tại đó ô tô bị lật đổ hay bị trượt trong những điều kiện chuyển động

- Xác định vận tốc tới hạn mà tại đó ô tô bị lật đổ hay bị trượt trong những điều kiện chuyển động

- Xác định được động học và động lực học quay vòng của ô tô

- Xác định được tính ổn định chuyển động của xe khi quay vòng theo điều kiện

lật đổ

- Nêu được tính ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét theo điều kiện trượt ngang

1.3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

Do trình độ và thời gian có hạn cộng với nguồn tài liệu hiện có, đề tài chỉ giới hạn tập trung nghiên cứu, tính toán về xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ, cân bằng lực kéo, cân bằng công suất và đặc tính động lực học của xe, kiểm tra tính ổn định của xe, kiểm tra động học và động lực học quay vòng của xe

1.4 KÝ HIỆU VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐO CƠ BẢN

1.5 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TOYOTA CAMRY 2.5Q

DOHC, VVT-i kép, ACIS

Kích thước tổng thể

( Dài x Rộng xCao ) (mm)

4850 x 1825 x 1470

Bán kính tính toán của bánh xe (m) 0,395

Tỉ số truyền của hộp số ih1 = 3,300 ; ih2 = 1,900 ; ih3 = 1,420 ;

ih4 = 1,000 ; ih5 = 0,713; ih6= 0,608;

iR = 4,148

1.6 HÌNH ẢNH THIẾT KẾ XE

Hình 1.1: Hình ảnh thiêt kế Camry 2.5Q

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ

ở chế độ toàn tải (mở 100% bướm ga ở đông cơ xăng hoặc phun nhiên liệu cực đại

2.2 ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT

Để xác định được lực hoặc mômen tác dụng lên các bánh xe chủ động của ô tô, chúng ta cần phải nghiên cứu đặc tính công suất của động cơ đốt trong loại piston Đặc tính công suất mô tả quan hệ giữa công suất Pe và hai thành phần của nó là mômen Me và tốc độ góc ωe (hay số vòng quay ne) Thông thường nó được biểu diễn qua đặc tính tốc độ của mômen Me (ωe) hay đặc tính tốc độ của công suất Pe

(ωe) Mối quan hệ giữa Pe, Me, ωe được biếu diễn theo công thức:

Trong đó: Me- Mômen xoắn của động cơ

 Chế độ công suất cực đại, lúc đó các thông số có ký hiệu: Pemax, Me , ωe (ne )

 Chế độ mômen xoắn cực đại, lúc đó các thông số có ký hiệu: Pemax, Memax,

ωemax(nemax)

Giữa hai chế độ có mối liên hệ thông qua hệ số thích ứng (đàn hồi) của động cơ theo mômen Km:

Km = Memax/Mep

Trong đó: Memax- Mômen xoắn cực đại của động cơ

Km – Hệ số thích ứng của động cơ theo mômen

Đối với động cơ xăng, hệ số thích ứng theo mômen có giá trị: Kn = 1,1 ÷ 1,35

Ở chế độ danh định khi biết Km thì: Memax = Km.Me = Km

Pemax

ωep

Ta xây dựng đường đặc tính bằng cách thử động cơ trên bệ thử trong các điều kiện thử xác định, nhưng công suất động cơ trên bệ thử khác với công suất sử dụng thực tế của động cơ đặt trên xe Vì vậy ta đưa ra thông số hệ số công suất hữu ích

ηp’’ - Đặc trưng cho ảnh hưởng của môi trường khi thử

(Đông cơ xăng ηp” = q

0,101√ 293

273+t Với q (Mpa), t (0C) là áp suất và nhiệt độ phòng thử)

2.3 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ

Khi tính toán lực kéo hoặc mômen xoắn chủ động ở các bánh xe chúng ta cần phải có đặc tính ngoài của động cơ đốt trong

Đặc tính ngoài của động cơ cho các trị số lớn nhất của mômen, công suất ở số vòng quay xác định Các trị số nhỏ hơn của mômen hoặc công suất có thể nhận được bằng cách giảm mức cung cấp nhiên liệu

Chú ý: Tiêu chuẩn thử động cơ để nhận được đường đặc tính ngoài ở mỗi nước một khác, vì vậy mà cùng một động cơ nhưng thử ở những nước khác nhau sẽ cho giá trị công suất khác nhau

Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ bằng thực nghiệm, ta có thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ công thức kinh nghiệm của S.R.Lây-Đécman Việc sử dụng quan hệ giải tích giữa công suất, mômen xoắn với số vòng quay của động cơ theo công thức S.R.Lây-Đécman để tính toán sức kéo sẽ thuận lợi hơn nhiều so với khi dùng đồ thị đặc tính ngoài bằng thực nghiệm, nhất là hiện nay việc sử dụng máy vi tính đã trở nên phổ cập

Công thức S.R.Lây-Đécman có dạng như sau :

Pe = Pemax [ane

nep+ b(ne

nep) 2− c(ne

nep) 3] Trong đó: Pe - Công suất hữu ích của động cơ (kW)

ne- Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph)

Me- Mômen xoắn của động cơ (N.m)

Pemax - Công suất có ích cực đại (kW)

nep - số vòng quay ứng với công suất nói trên (vg/ph)

a, b, c: là các hệ số thực nghiệm chọn theo loại động cơ, đối với động cơ xăng

a = b = c = l có các giá trị Pe và ne có thể tính được các giá trị của mômen xoắn Me

của động cơ theo công thức sau:

4Pe1,047neTrong đó: Pe - Công suất hữu ích của động cơ (kW)

ne - Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph)

Me - Mômen xoắn của động cơ (N.m)

Từ các giá trị Pe, Me tương ứng với các giá trị ne ta có thể vẽ đồ thị Pe= f(ne) và

đồ thị Me = f (ne)

Như vậy, sau khi xây dựng được đường đặc tính tốc độ ngoài của động cợ chúng

ta mới có cơ sở để nghiên cứu tính chất động lực học của ô tô

Bảng 2.1: Bảng giá trị về công suất và mô men của động cơ:

Ta vẽ được đồ thị đường đặc tính ngoài động cơ

Hình 2.1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Memax =264,41(Nm)

Pemax =133 (kW)

Nhận xét:

 Từ đồ thị trên ta thấy công suất đạt giá trị cực đại tại số vòng quay ne = 6000 vg/phút Khi ta tiếp tục tăng số vòng quay (tiếp tục đạp ga) thì công suất của động cơ giảm dần

 Công suất cực đại Pemax = 133 (kW) ở số vòng quay nep=6000 (vg/phút)

 Mômen xoắn cực đại Memax = 264,41 (Nm) ở số vòng quay npM= 3200 (vg/phút)

 Mômen xoắn ứng với công suất cực đại (mômen xoắn định mức) Mep = 264,41 (Nm)

 Từ đồ thị trên ta cũng thấy khi số vòng quay của động cơ lớn hơn

neM =3200(vg/phút) thì mômen của động cơ không tăng nhưng bắt đầu giảm dần Nếu tiếp tục tăng số vòng quay thì động cơ sẽ hoạt động không ổn định

3.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TỔNG QUÁT

Hình 3.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô đang đang chuyển động lên

dốc

Trên hình 3.1 trình bày sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ô tô đang chuyển động tăng tốc ở trên dốc Ý nghĩa của các ký hiệu ở trên hình vẽ như sau:

G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô

Fk1 – Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động

Trong đó: it - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

Me - Momen xoắn của động cơ

rb – Bán kính tính toán của xe

η - Hiệu suất của hệ thống truyền lực

Chọn η = 0,85 (xe ô tô)

3.2.2 Tốc độ của ô tô ứng với các tay số

vn = π.ne.rb

Trong đó: ne - Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph)

Bảng 3.1: Bảng giá trị tính vận tốc v và lực kéo F k của từng tay số:

f – Hệ số cản lăn ứng với từng tốc độ chuyển động của xe

2

13.1500)

vi – là vận tốc (km/h) của ô tô ứng với từng tốc độ

f0 – là hệ số cản lăn của mặt đường

Chọn f0 = 0,015 (đường nhựa, bê tông f0 = 0,012÷ 0,015)

Bảng 3.3: Bảng giá trị tính lực cản lăn F f của từng tay số:

Bảng 3.4: Bảng số liệu tính lực cản không khí theo vận tốc của từng tay số:

3.2.5 Tính lực bám F φ = f(v) (xe cầu trước chủ động)

Fφ = mk1.G1 φ = 0,95.10000.0,8 = 7600 (N)

 Chọn φ = 0,8 (Hệ số bám dọc giữa lốp và mặt đường φ = (0,7 ÷ 0,8))

 Hệ số thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu trước mk1= 0,95

3.2.6 Cân bằng lực kéo của ô tô

3.2.6.1 Phương trình cân bằng lực kéo

Xét trường hợp tổng quát, ta có:

Ở lực Fi: dấu (+) dùng khi xe lên dốc, dấu (-) dùng khi xuống dốc

Ở lực Fj: dấu (+) dùng khi xe tăng tốc, dấu (-) dùng khi giảm tốc

Trong đó: Fk – Lực kéo tiếp tuyến

FΨ = Ff ± Fi = G.(cosα ± sinα) = G.Ψ Trong đó: G – Trọng lượng toàn bộ xe

Ψ – Hệ số cản tổng cộng của đường: Ψ = f.cosα ± sinα, nếu α < 50 có thể coi: Ψ = f ± i

i – Độ dốc của mặt đường: i = tgα

Lưu ý:

- Độ dốc i có giá trị (+) khi xe lên dốc và có giá trị (-) khi xe xuống dốc

- Hệ số Ψ có giá trị (+) khi f > i và có giá trị (-) khi f < i hoặc Ψ = 0 khi f = i khi xuống dốc

- Nếu xe chuyển động đều (j = 0) trên đường nằm ngang (α = 0) và không kéo theo rơmoóc thì phương trình cân bằng lực kéo sẽ đơn giản:

Fk = Ff + Fω

3.2.6.2 Phương pháp xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo

Xét xe chuyển động đều (j = 0) và không kéo rơmóc:

Ta có phương trình cân bằng lực kéo:

Fk = Ff + Fω

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị cân bằng lực kéo:

Hình 3.2: Đồ thị cân bằng lực kéo

3.2.6.3 Trình tự xây dựng đồ thị

 Xây dựng đường cong lực kéo tiếp tuyến Fk = f(v)

- Thay từng giá trị Me vào công thức (3.1) để tính từng giá trị Fk

- Thay từng giá trị ne vào công thức (3.2) để tính từng giá trị vận tốc v

- Cặp giá trị Fk, v vừa tính được được xác định một điểm trên đồ thị Fk = f(v) Bằng cách như vậy ta sẽ xác định được nhiều điểm ứng với các giá trị khác nhau của Me, ne và từ đó ta xây dựng được đường cong Fk = f(v) cho từng số truyền Trên đồ thị được minh họa cho 6 số truyền với các ký hiệu Fk1, Fk2, Fk3, Fk4, Fk5, Fk6

 Xây dựng đường lực cản lăn Ff = f(v)

Vì giả thiết f0 = const nên từ đó ta tìm được f ứng với vận tốc vi

Từ giá trị trên ta vẽ được đường Ff ứng với công thức Ff = fi .G (N)

Ff + Fω Fφ

vmax=62 (m/s)

Fđ

Fφ

Ff+Fω

3.2.6.4 Nhận xét:

- Dạng các đường cong Fk = f(v) tương tự như đường cong Me = f(ne) Ở một

số truyền cực đại của lực kéo tiếp tuyến Fkmax sẽ tương ứng với momen quay động

cơ Memax

-Vận tốc ứng với giá trị Fkmax được gọi là vận tốc giới hạn vk

- Nếu vận tốc nhỏ hơn vận tốc giới hạn v < vk lực kéo tiếp tuyến Fk sẽ giảm do momen quay động cơ giảm

- Khi v < vk động cơ không tự trở lại trạng thái cân bằng momen quay do đó tốc độ quay sẽ giảm dần cho đến khi dừng máy, nghĩa là không thể sử dụng vận tốc

v < vk

- Hai đường cong Fk6 và (Ff+Fω) cắt nhau tại A là điểm cân bằng lực kéo khi chuyển động ổn định, chiếu A xuống trục hoành ta được giá trị vmax= 62 (m/s) của

xe ở điều kiện chuyển động đã cho

- Ở mỗi số truyền, khi v < vmax đường cong Fmax nằm trên đường cong (Ff+Fω) nghĩa là dư lực kéo

- Hiệu số Fk - (Ff+Fω) = Fd được gọi là lực kéo dư

- Lực kéo dư dùng để: tăng tốc, leo dốc, kéo rơmoóc

Trên đồ thị ta vẽ thêm đường biểu thị lực bám Fφ = f(v):

Fφ = mi.Gb.φ

Trong đó: Gb - Trọng lượng xe phân bố lên cầu chủ động

mi - Hệ số thay đổi tải trọng tác đụng lên cầu

- Đường lực bám Fφ nằm ngang, song song với trục hoành Khu vực xe không

bị trượt quay khi Fk ≤ Fφ, nếu Fk > Fφ thì các bánh xe chủ động bị trượt quay

- Điều kiện để ô tô chuyển động được trong trường hợp này là:

Fφ ≥ Fk ≥ (Ff+Fω)

- Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất Fkmax không chỉ phụ thuộc vào momen quay cực đại của động cơ và tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực mà còn bị giới hạn bởi điều kiện bám Fkmax = Fφ Như vậy lực kéo tiếp tuyến chỉ có thể phát huy ở vùng giá trị Fk ≤ Fφ

3.3 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

Phương trình hoặc đồ thị cân bằng lực kéo chỉ đánh giá được tính chất kéo và tính chất động lực học của ô tô vận chuyển Để đánh giá chỉ tiêu năng lượng ta cần xem xét sự cân bằng công suất khi liên hợp máy làm việc các điều kiện chuyển động khác nhau

3.3.1 Phương trình cân bằng công suất

Công suất do động cơ sinh ra một phần đã tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực, phần còn lại dùng để thắng các lực cản chuyển động Biểu thức cân bằng giữa công suất của động cơ phát ra và công suất cản kể trên gọi là phương trình cân bằng công suầt của ô tô khi chuyển động

Từ phương trình cân bằng lực kéo (3.3) ta có thể suy ra phương trình cân bằng công suất bằng cách nhân hai vế của phương trình với vận tốc v:

Trong đó:

Pe – Công suất do động cơ phát ra

Pt - Công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực

Pf – Công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn

Pi - Công suất tiêu hao để thắng lực cản lên dốc

Pω - Công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí

Pm - Công suất tiêu hao để thắng lực cản ở móc kéo

Pj - Công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính

Ở công suất Pi: dấu (+) dùng khi xe lên dốc, dấu (-) Dùng khi xe xuống dốc

Ở công suất Pj: dấu (+) dùng khi xe tăng tốc, dấu (-) dùng khi xe giảm tốc

Nếu xét tại các bánh xe chủ động thì phương trình cân bằng công suất có dạng sau:

Pk = Pe - Pt = Pf ± Pi + Pω ± Pj + Pm

Với Pk là công suất của động cơ đã truyền đến các bánh xe chủ động:

Pk= Pe - Pt = Pe.η

=> Pt = Pe.(1-η )

Nếu tổng hợp công suất tiêu hao do lực cản lăn và lực cản lên dốc, thì ta sẽ nhận được công suất tiêu hao do lực cản của mặt đường PΨ:

- Vẽ các đường biểu thị công suất Pei dựa vào Pki

- Vẽ các đường biểu thị công suất tiêu hao do lực cản không khí dựa vào:

Pω = k.F.v2 = Fω.v

- Vẽ các đường biểu thị công suất tiêu hao do lực cản lăn dựa vào:

Pf = G.f.cosα.v = Ff .v

- Đường cong (Pω + Pf) là tổng của các giá trị Pω và Pf tương ứng

Bảng 3.6: Bảng giá trị của P k (kW) và P e (kW) ứng với từng cấp số:

Bảng 3.7: Bảng giá trị của P f , P ω , P f + P ω ứng với từng cấp số:

Hình 3.3: Đồ thị cân bằng công suất

3.3.3 Ý nghĩa sử dụng

- Ứng với các vận tốc khác nhau thì tung độ nằm giữa đường cong (Pf + Pω) và đường cong Pk là công suất dữ trữ, được gọi là công suất dư Pd dùng để: leo dốc, tăng tốc, kéo rơmóc…

- Tại điểm A: Pd xe không còn khả năng tăng tốc, leo dốc…Chiếu điểm A xuống trục hoành, ta được vmax = 62 m/s = 223 km/h của xe ở loại đường đã cho

- Lưu ý: vận tốc lớn nhất của xe chỉ đạt được khi xe chuyển động đều trên đường nằm ngang, đồng thời bướm ga mở tối đa và đang ở tay số cao nhất của hộp

Pf + Pω Pf