Tiểu luận lý thuyết ô tô

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ ĐỘNG LỰC -o0o - TIỂU LUẬN CUỐI KỲ TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA XE TOYOTA STARLET 1.3I GVHD: SVTH: TPHCM, tháng 06/2021 TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 MỤC LỤC LỰC KÉO TIẾP TUYẾN CỦA XE Ô TÔ 1.1 Lực kéo tiếp tuyến cực đại 1.2 Lực kéo tiếp tuyến ứng với số vòng quay 1.3 Đồ thị lực kéo tiếp tuyến ứng với số vòng quay VẬN TỐC TỊNH TIẾN LÝ THUYẾT CỦA XE Ô TÔ 2.1 Vận tốc tịnh tiến lý thuyết cực đại 2.2 Vận tốc tịnh tiến lý thuyết ứng với số vòng quay 11 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 11 3.1 Các loại lực cản chuyển động ô tô 11 3.1.1 Lực cản lăn 12 3.1.2 Lực cản lên dốc 13 3.1.3 Lực cản khơng khí 13 3.1.4 Lực quán tính ô tô 14 3.1.5 Lực cản móc kéo 14 3.1.6 Phương trình cân lực kéo 14 3.2 Xe di chuyển lên dốc 15 3.3 Xe di chuyển xuống dốc 16 3.4 Xe di chuyển đường 17 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE Ô TÔ 18 4.1 Vận tốc lớn ô tô 18 4.2 Độ dốc lớn xe chạy 19 4.3 Gia tốc lớn ô tô 20 TÍNH TỐN SỨC KÉO Ơ TƠ 21 5.1 Sự cân lực kéo ô tô 21 5.2 Đồ thị cân lực kéo 22 MỨC TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA XE Ô TÔ 24 6.1 Xe ô tô di chuyển ổn định lên dốc 24 6.2 Xe ô tô di chuyển ổn định đường 25 6.3 Đồ thị lượng tiêu hao nhiên liệu tốc độ khác 26 TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ơ TƠ 27 7.1 Tính ổn định mặt phẳng dọc tơ 27 7.1.1 Xét tính ổn định theo điều kiện lật đổ 27 7.1.2 Xét tính ổn định theo điều kiện trượt 29 7.2 Tính ổn định mặt phẳng ngang ô tô 31 ii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 7.2.1 Xét tính ổn định theo điều kiện lật đổ 31 7.2.2 Xét tính ổn định theo điều kiện trượt 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 iii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TOYOTA STARLET 1.3I * Động – Loại động cơ: Động xăng, xilanh thẳng hàng – Công suất cực đại động cơ: Nemax = 51 KW 5000 vòng/phút – Momen xoắn cực đại động cơ: Memax = 113 Nm 3500 vịng/phút * Khối lượng – Khối lượng khơng tải: 820 Kg – Khối lượng toàn tải: 1345 Kg * Hệ thống truyền động – Tỷ số truyền số 1: 3,55 – Tỷ số truyền số 2: 1,9 – Tỷ số truyền số 3: 1,31 – Tỷ số truyền số 4: 1,03 – Tỷ số truyền số 5: 0,86 – Tỷ số truyền cuối: 3,72 – Hệ dẫn động: FWD (Dẫn động cầu trước) – Thông số lớp trước: 145/75R13 – Thống số lớp sau: 145/75R13 * Kích thước – Chiều dài tổng thể: 3740 mm – Chiều rộng tổng thể: 1635 mm – Chiều cao tổng thể: 1400 mm – Chiều dài sở: 2300 mm – Khoảng cách hai bánh trước: 1400 mm – Khoảng cách hai bánh sau: 1405 mm – Khoảng cách trọng tâm đến cầu trước 1150 mm – Khoảng cách trọng tâm đến cầu sau 1150 mm – Chiều cao trọng tâm ô tô 500 mm – Suất tiêu hao nhiên liệu: 330 kg/kW.h iv TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 LỰC KÉO TIẾP TUYẾN CỦA XE Ô TÔ 1.1 Lực kéo tiếp tuyến cực đại Tỷ số truyền tay số: Tỷ số truyền hệ thống truyền lực (it) tích số tỷ số truyền cụm chi tiết hệ thống truyền lực: it = i0.ih.ip.ic (1.1) Trong đó: i0: tỷ số truyền cụm truyền lực ih: tỷ số truyền hộp số ip: tỷ số truyền hộp số phụ ic: tỷ số truyền cuối Tỷ số truyền xe Toyota Starlet Tỷ số truyền tay số 1: it1 = i0.ih1.ic = 1×3,55×3,72 = 13,206 Tỷ số truyền tay số 2: it2 = i0.ih2.ic = 1×1,9×3,72 = 7,068 Tỷ số truyền tay số 3: it3 = i0.ih3.ic = 1×1,31×3,72 = 4,873 Tỷ số truyền tay số 4: it4 = i0.ih4.ic = 1×1,03×3,72 = 3,832 Tỷ số truyền tay số 5: it5 = i0.ih5.ic = 1×0,86×3,72 = 3,199 Bán kính thiết kế bánh xe Bán kính thiết kế loại bán kính tính theo kích thước tiêu chuẩn, chưa chịu tải trọng tác dụng, ký hiệu r0 Bán kính thiết kế r0 tính theo cơng thức: d r0 = + H (1.2) r0 – Bán kính thiết kế bánh xe B – Bề rộng lốp xe H – Chiều cao lốp xe d – Đường kính vành D – Đường kính lốp xe Hình 1.1: Sơ đồ kích thước hình học lốp xe Ký hiệu lốp xe Toyota Starlet: 145/75R13 145 – Chỉ số bề rộng lốp B = 145 mm H 75 – Chỉ số profin lốp xe B = 75% v TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 R – Radial: loại xương lốp hướng kính 14 – Đường kính vành xe d = 14 inch Bán kính thiết kế xe Toyota Starlet d 14 r0 = + H = ×25.4 + 145×75% = 286,55 mm = 0,28655 m 2 Hiệu suất hệ thống truyền lực Trong suốt q trình làm việc, cơng suất động bị mát do: – Ma sát hệ thống truyền lực – Khuấy dầu bôi trơn động nên công suất truyền đến bánh xe chủ động hớn thực tế tính tốn Hiệu suất xác định qua thực nghiệm có giá trị trung bình bảng 1.1 Bảng 1.1: Hiệu suất truyền lực loại ô tô Loại xe Giá trị trung bình 𝛈𝒕 Ơ tơ du lịch 0,93 Ơ tơ tải với truyền lực cấp 0,89 Ơ tơ tải với truyền lực hai cấp 0,85 Toyota Starlet loại ô tô du lịch nên hiệu suất truyền lực η𝑡 = 0,93 Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động Momen quay bánh xe chủ động (Mk) tiếp xúc với mặt đường tạo lực (P) ngược chiều với chiều chuyển động ô tô Từ mặt đường phát sinh phản lực (Pk = P) Lực Pk gọi lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động Hình 1.2: Lực kéo tiếp tuyến Pk Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động xác định qua biểu thức: Pk = Mk rb = Me it ηt rb (1.3) vi TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Lực kéo tiếp tuyến cực đại xe Toyota Starlet Tay số 1: Pk1 = Tay số 2: Pk2 = Tay số 3: Pk3 = Tay số 4: Pk4 = Tay số 5: Pk5 = Memax it1 ηt rb Memax it2 ηt rb Memax it3 ηt rb Memax it4 ηt rb Memax it5 ηt rb = = = = = 113×13,206×0,93 0,28655 113×7,068×0,93 0,28655 113×4,873×0,93 0,28655 113×3,832×0,93 0,28655 113×3,199×0,93 0,28655 = 4843 N = 2592 N = 1787 N = 1406 N = 1173 N 1.2 Lực kéo tiếp tuyến ứng với số vịng quay Cơng thức kinh nghiệm Leydecman viết dạng: 𝑛 𝑛 𝑛 Ne =Nemax [𝑎 (𝑛 𝑒 ) + 𝑏 (𝑛 𝑒 ) – 𝑐 (𝑛 𝑒 ) ] 𝑁 𝑁 𝑁 (1.4) Trong đó: Nemax: Cơng suất hữu ích cực đại KW nN: Số vịng quay ứng với Nemax (vòng/phút) ne: Số vòng quay động (vòng/phút) a, b, c: Các hệ số thực nghiệm Đối với động đời ngày thường khơng cịn sử dụng chế hịa khí…thay vào hệ thống cung cấp nhiên liệu hệ thống phun xăng phun xăng điện tử Để xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi cho loại động sử dụng hệ số kinh nghiệm a, b, c có Việc xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi cho loại động càn phải sử dụng phương trình Laydecman mở rộng a+b–c=1 a + 2b – 3c = n (1.5) n a + b.( nM ) – c.(n e ) = N N Memax MN Trong đó: Memax: Momen cực đại động N.m MN = 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝜔𝑁 = 30.𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝜋.𝑛𝑁 : Momen quay ứng với công suất cực đại Nm nM: Số vòng quay ứng với momen cực đại (vòng/phút) vii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Cơng suất ứng với số vịng quay 3000 vịng/phút Momen quay ứng với công suất cực đại: MN = 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝜔𝑁 = 30.𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 = 𝜋.𝑛𝑁 30×51 𝜋.5000 = 0,0974 KN.m = 97,4 N.m Từ hệ phương trình (1.5) có: a+b–c=1 a + 2b – 3c = a+ 3500 3500 113 5000 5000 97,4 b – ( ) c = Giải hệ phương trình ta được: a = 0,446; b = 2,107; c = 1,554 Thế tốc độ động 3000 vòng/phút hệ số a, b, c vừa tính vào phương trình (1.4) ta được: 3000 3000 3000 N3000 = 51.[0,446 (5000 ) + 2,107 (5000 ) – 1,554 (5000 ) ] ⇔ N3000 = 35,213 KW Momen xoắn ứng với số vòng quay 3000 vịng/phút M3000 = 𝑁3000 𝜔3000 = 30.𝑁3000 𝜋.𝑛3000 = 30×35,213 𝜋×3000 = 0,112 KN.m = 112 N.m Lực kéo tiếp tuyến ứng với số vòng quay 3000 vòng/phút Tay số 1: P1k3000 = Tay số 2: P2k3000 = Tay số 3: P3k3000 = Tay số 4: P4k3000 = Tay số 5: P5k3000 = M3000 it1 ηt rb M3000 it2 ηt rb M3000 it3 ηt rb M3000 it4 ηt rb M3000 it5 ηt rb = = = = = 112×13,206×0,93 0,28655 112×7,068×0,93 0,28655 112×4,873×0,93 0,28655 112×3,832×0,93 0,28655 112×3,199×0,93 0,28655 = 4800 N = 2569 N = 1771 N = 1393 N = 1163 N 1.3 Đồ thị lực kéo tiếp tuyến ứng với số vịng quay Đường đặt tính động dựa vào công thức (1.4) 𝑛 𝑛 𝑛 Ne =Nemax [𝑎 (𝑛 𝑒 ) + 𝑏 (𝑛 𝑒 ) – 𝑐 (𝑛 𝑒 ) ] 𝑁 Me = Ne ωe = Ne 60 2π.ne 1000 𝑁 𝑁 (KW) (N.m) Với a, b, c tính phần có kết sau: a = 0,446; b = 2,107; c = 1,554 viii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Lực kéo tiếp tuyến tay số xác định dựa vào công thức (1.3) Pk = Mk rb = Me it ηt rb Tốc độ chuyển động tịnh tiến theo qua số vòng quay động dựa theo công thức (2.1) V= 2π.ne rb 60.it Bảng 1.2: Bảng kết tính lực kéo vận tốc tay số Hình 1.3: Đồ thị cân lực kéo VẬN TỐC TỊNH TIẾN LÝ THUYẾT CỦA XE Ô TÔ 2.1 Vận tốc tịnh tiến lý thuyết cực đại Tốc độ chuyển động tịnh tiến tơ tính qua số vòng quay động cơ: V= 2π.ne rb 60.it (2.1) Trong đó: ne – Số vịng quay động (vịng/phút) rb – Bán kính làm việc trung bình bánh xe (m) it – Tỷ số truyền ix TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Bán kính làm việc trung bình Bán kính làm việc trung bình bán kính tính từ bán kính thiết kế nhân với hệ số biến dạng lốp xe làm việc: rb = λ.r0 (2.2) Trong đó: r0 – Bán kính thiết kế λ – Hệ số biến dạng lốp xe λ = 0,93 ÷ 0,935 – Đối với tơ áp suất thấp λ = 0,945 ÷ 0,95 – Đối với ô tô áp suất cao → Xe ô tô khảo sát ô tô du lịch nên hệ số biến dạng lốp xe làm việc lấy với trường hợp áp suất cao Lấy λ = 0,95 Số vòng quay cực đại động Động làm việc chủ yếu từ nM đến nN Khi tăng số vịng quay động ne > nN, cơng suất động giảm do: Sự nạp hỗn hợp hòa khí tăng tổn thất ma sát động Do đó, số vịng quay tương ứng với tốc độ cực đại (Vmax) ô tô chuyển động đường đất nằm ngang không nên vượt q 10 ÷ 20% số vịng quay ứng với cơng suất cực đại nN nVmax ≤ (1,1 ÷ 1,2)nN (2.3) → Ta chọn nVmax = 1,1nN = 1,1×5000 = 5500 vòng/phút Vận tốc tịnh tiến lý thuyết cực đại tay số Từ công thức (2.1) (2.2) ta có: Tay số 1: Vmax1 = Tay số 2: Vmax2 = Tay số 3: Vmax3 = Tay số 4: Vmax4 = Tay số 5: Vmax5 = 2π.nmax r0 λ 60.it1 2π.nmax r0 λ 60.it2 2π.nmax r0 λ 60.it3 2π.nmax r0 λ 60.it4 2π.nmax r0 λ 60.it5 = = = = = 2π×5500×0,28655×0,95 60×13,206 2π×5500×0,28655×0,95 60.7,068 2π×5500×0,28655×0,95 60×4,873 2π×5500×0,28655×0,95 60×3,832 2π×5500×0,28655×0,95 60×3,199 = 11,873 m/s = 22,183 m/s = 32,175 m/s = 40,916 m/s = 49,012 m/s x TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 – Lực cản khơng khí: Dựa vào bảng 3.2 xác định hệ số cản khơng khí ô tô du lịch vỏ kín là: K = 0,2 ÷ 0,35 Nsec2/m4 Chọn K = 0,25 Nsec2/m4 Diện tích cản diện theo cơng thức (3.9) tơ du lịch: F = 0,78.B0.H = 0,78×1,635×1,4 = 1,785 m2 Giả sử bỏ qua tốc độ gió V0 = V Lực cản khơng khí tính theo cơng thức (3.6) Pw = K.F.𝑉02 = 0,25×1,785×V2 = 0,446V2 N – Vận tốc lớn xe đạt đến: Dựa vào phương trình cân lực kéo (4.1) ta có: Pk5 = Pf + Pw ⇔ 1011 = 202 + 0,446V2 ⇔ Vmax = 42,59 m/s = 153 km/h 4.2 Độ dốc lớn xe chạy Hình 4.2: Lực momen tác dụng lên ô tô xe chạy độ dốc lớn * Giả thuyết – Xe chạy tay số thấp (Pk1max) – Ứng với momen cực đại (Memax) – Lực cản khơng khí vơ nhỏ xem (Pw = 0) – Xe chuyển động ổn định (Pj = 0) – Bỏ qua trượt Ta có phương trình cân lực kéo: Pk1max = Pf + Pi (4.2) – Hiệu suất hệ thống truyền lực: Dựa vào bảng 1.1 ô tô du lịch ηt = 0,93 xix TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 – Lực kéo tiếp tuyến cực đại xe tay số 1: Bán kính bánh xe tỷ số truyền tính lấy kết từ phần 1: rb = 0,28655 m; it1 = 13,206 Lực kéo tiếp tuyến cực đại xe tay số 1: Tay số 1: Pk1 = Memax it1 ηt rb = 113×13,206×0,93 0,28655 = 4843 N – Lực cản lăn: Giả sử xe di chuyển đường nhựa tốt, dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,015 ÷ 0,018 chọn f = 0,015 Theo công thức (3.1) Pf = f.G = 0,015×13450 = 202 N – Lực cản dốc: Theo công thức (3.4) Pi = G.Sinα = 13450Sinα (N) – Độ dốc lớn xe chạy được: Dựa vào phương trình cân lực kéo (4.2) ta có: Pk1max = Pf + Pi ⇔ 4843 = 202 + 13450Sinα ⇔ αmax = 20,1850 4.3 Gia tốc lớn tơ Hình 4.2: Lực momen tác dụng lên ô tô xe chạy với gia tốc lớn * Giả thuyết – Xe chạy tay số thấp (Pk1max) – Ứng với momen cực đại (Memax) – Lực cản khơng khí vơ nhỏ xem (Pw = 0) – Xe chuyển đường (Pi = 0) – Bỏ qua trượt xx TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Ta có phương trình cân lực kéo: Pk1max = Pf + Pj (4.3) – Hiệu suất hệ thống truyền lực: Dựa vào bảng 1.1 ô tô du lịch ηt = 0,93 – Lực kéo tiếp tuyến cực đại xe tay số 1: Bán kính bánh xe tỷ số truyền tính lấy kết từ phần 1: rb = 0,28655 m; it5 = 13,206 Lực kéo tiếp tuyến cực đại xe tay số 1: Tay số 1: Pk1 = Memax it1 ηt rb = 113×13,206×0,93 0,28655 = 4843 N – Lực cản lăn: Giả sử xe di chuyển đường nhựa tốt, dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,015 ÷ 0,018 chọn f = 0,015 Theo cơng thức (3.1) Pf = f.G = 0,015×13450 = 202 N – Lực qn tính tơ: Hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay quy trọng tâm ô tơ Dựa vào cơng thức (3.10) ta có: δj1 = 1,05 + 0,05𝑖ℎ1 = 1,05 + 0,05×3,552 = 1,68 Xét trường hợp xe chạy toàn tải: m = 1345 kg Lực qn tính tơ: Pj = m.j δj1 = 1345×j×1,68 = 2260j (N) – Gia tốc lớn xe tơ: Dựa vào phương trình cân lực kéo (4.2) ta có: Pk1max = Pf + Pj ⇔ 4843 = 202 + 2260j ⇔ jmax = 2,054 m/s2 TÍNH TỐN SỨC KÉO Ơ TƠ 5.1 Sự cân lực kéo ô tô * Xét trường hợp – Xe di chuyển ứng với tay số (it1 = 13,206) – Xe di chuyển lên dốc với độ dốc 12% => α = 6,8430, xe chạy toàn tải m = 1345 kg – Xe chuyển động ổn định (Pj = 0) – Xe di chuyển đường đường đất sau mưa dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,05 ÷ 0,15 chọn f = 0,1 * Các lực cản xe ô tô – Trọng lượng toàn tải: G = m.g = 1345.10 = 13450 N xxi TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 – Lực cản dốc: Theo công thức (3.4) Pi = G.Sinα = 13450×Sin6,8430 = 1603 N – Lực cản lăn: Theo cơng thức (3.1) Pf = f.G.Cosα = 0,1×13450×Cos6,8430 = 1335 N – Lực cản khơng khí: Dựa vào bảng 3.2 xác định hệ số cản khơng khí tơ du lịch vỏ kín là: K = 0,2 ÷ 0,35 Nsec2/m4 Chọn K = 0,25 Nsec2/m4 Diện tích cản diện theo cơng thức (3.9) tơ du lịch: F = 0,78.B0.H = 0,78×1,635×1,4 = 1,785 m2 Bỏ qua tốc độ gió V0 = V Vận tốc chuyển động tịnh tiến tơ tính theo cơng thức (2.1), giải sử xe chạy với số vịng quay 4000 vòng/phút tay số 1: V= 2π.ne rb 60.it1 = 2π×4000×0,28655 60×13,206 = 9,089 m/s Lực cản khơng khí tính theo cơng thức (3.6) Pw = K.F.𝑉02 = 0,25×1,785×9,0892 = 37 N – Lực kéo cần thiết xe ô tô: Pkct = Pc = Pf + Pi + Pw = 1335 + 1603 + 37 = 2975 N 5.2 Đồ thị cân lực kéo Đường đặt tính động dựa vào cơng thức (1.4) n n n Ne =Nemax [a (n e ) + b (n e ) – c (n e ) ] N N N N 60 e Me = ωe = 2π.n 1000 e N (KW) (N.m) e Với a, b, c tính phần có kết sau: a = 0,446; b = 2,107; c = 1,554 Lực kéo tiếp tuyến tay số xác định dựa vào công thức (1.3) Pk = Mk rb = Me it ηt rb Tốc độ chuyển động tịnh tiến theo qua số vịng quay động dựa theo cơng thức (2.1) V= 2π.ne rb 60.it xxii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 * Các loại lực cản bao gồm: Khảo sát tay số – Lực cản dốc: Theo cơng thức (3.4) Pi = G.Sinα = 13450×Sin6,8430 = 1603 N – Lực cản lăn: Theo công thức (3.1) Pf = f.G.Cosα = 0,1×13450×Cos6,8430 = 1335 N – Lực cản khơng khí: Dựa vào bảng 3.2 xác định hệ số cản khơng khí tơ du lịch vỏ kín là: K = 0,2 ÷ 0,35 Nsec2/m4 Chọn K = 0,25 Nsec2/m4 Diện tích cản diện theo cơng thức (3.9) ô tô du lịch: F = 0,78.B0.H = 0,78×1,635×1,4 = 1,785 m2 Bỏ qua tốc độ gió V0 = V Lực cản khơng khí tính theo cơng thức (3.6) Pw = K.F.𝑉02 = 0,25×1,785×V2 = 0,446V2 (N) – Lực cản tổng cộng: Pc = Pi + Pf + Pw = 1603 + 1335 + 0,446V2 = 2938 + 0,446V2 Bảng 5.1: Bảng kết tính lực kéo, lực cản vận tốc tay số Bảng 5.1: Đồ thị lực kéo lực cản tay số xxiii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 MỨC TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA XE Ô TÔ Lượng tiêu hao nhiên liệu tính theo cơng thức: qđ = ge (Pf ± Pi + Pw ± Pj ) 36.ρn ηt (6.1) Trong đó: ge – Suất tiêu hao nhiên liêu (kg/kW.h) ρn – Trọng lượng riêng nhiên liệu (kg/lít) Xăng ρn = 0,71 ÷ 0,76 (kg/lít) Diesel ρn = 0,81 ÷ 0,85 (kg/lít) ηt – Hiệu suất hệ thống truyền lực 6.1 Xe ô tô di chuyển ổn định lên dốc Xét trường hợp xe ô tô di chuyển ổn định lên dốc với độ dóc 12%, vận tốc 40 km/h chạy với khối lượng toàn tải m = 1345 kg đường nhựa tốt Có suất tiêu hao nhiên liệu ge = 0,33 kg/W.h – Hiệu suất hệ thống truyền lực: Dựa vào bảng 1.1 ô tô du lịch ηt = 0,93 – Trọng lượng riêng nhiên liệu: Đối với trọng lượng riêng nhiên liệu xăng ρn = 0,71 ÷ 0,76 (kg/lít) Lấy ρn = 0,75 (kg/lít) – Góc dốc α: Dựa vào cơng thức (3.5) ta có: 𝐷 i = 𝑇 = tanα ↔ α = arctan(12%) = 6,8430 – Trọng lượng toàn tải: G = m.g = 1345.10 = 13450 N – Lực cản dốc: Theo công thức (3.4) Pi = G.Sinα = 13450×Sin6,8430 = 1603 N – Lực cản lăn: Xe di chuyển đường nhựa tốt, dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,015 ÷ 0,018 chọn f = 0,015 Theo công thức (3.1) Pf = f.G.Cosα = 0,015×13450×Cos6,8430 = 200 N – Lực cản khơng khí: Dựa vào bảng 3.2 xác định hệ số cản khơng khí tơ du lịch vỏ kín là: K = 0,2 ÷ 0,35 Nsec2/m4 Chọn K = 0,25 Nsec2/m4 Diện tích cản diện theo cơng thức (3.9) ô tô du lịch: F = 0,78.B0.H = 0,78×1,635×1,4 = 1,785 m2 Bỏ qua tốc độ gió V0 = V = 40 km/h = 11,111 m/s xxiv TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Lực cản không khí tính theo cơng thức (3.6) Pw = K.F.𝑉02 = 0,25×1,785×11,1112 = 55 N – Lực qn tính: Do xe ô tô di chuyển ổn định lên dốc nên Pj = – Lượng tiêu hao nhiên liệu tính theo cơng thức (6.1): qđ = ge (Pf + Pi + Pw ) 36.ρn ηt = 0,33(200 + 1603 + 55 ) 36×0,75×0,93 = 24,418 (lít/100km) 6.2 Xe tô di chuyển ổn định đường Xét trường hợp xe ô tô di chuyển ổn định đường bằng, vận tốc 60 km/h chạy với khối lượng toàn tải m = 1345 kg đường nhựa tốt Có suất tiêu hao nhiên liệu ge = 0,33 kg/W.h – Hiệu suất hệ thống truyền lực: Dựa vào bảng 1.1 ô tô du lịch ηt = 0,93 – Trọng lượng riêng nhiên liệu: Đối với trọng lượng riêng nhiên liệu xăng ρn = 0,71 ÷ 0,76 (kg/lít) Lấy ρn = 0,75 (kg/lít) – Trọng lượng toàn tải: G = m.g = 1345.10 = 13450 N – Lực cản dốc: Xe di chuyển đường Pi = – Lực cản lăn: Xe di chuyển đường nhựa tốt, dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,015 ÷ 0,018 chọn f = 0,015 Theo cơng thức (3.1) Pf = f.G = 0,015×13450 = 202 N – Lực cản khơng khí: Dựa vào bảng 3.2 xác định hệ số cản khơng khí tơ du lịch vỏ kín là: K = 0,2 ÷ 0,35 Nsec2/m4 Chọn K = 0,25 Nsec2/m4 Diện tích cản diện theo cơng thức (3.9) tơ du lịch: F = 0,78.B0.H = 0,78×1,635×1,4 = 1,785 m2 Bỏ qua tốc độ gió V0 = V = 60 km/h = 16,667 m/s Lực cản khơng khí tính theo cơng thức (3.6) Pw = K.F.𝑉02 = 0,25×1,785×16,6672 = 124 N – Lực qn tính: Do xe tơ di chuyển ổn định lên dốc nên Pj = – Lượng tiêu hao nhiên liệu tính theo cơng thức (6.1): qđ = ge (Pf + Pw ) 36.ρn ηt = 0,33(202 + 124 ) 36×0,75×0,93 = 4,284 (lít/100km) xxv TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 6.3 Đồ thị lượng tiêu hao nhiên liệu tốc độ khác Giả sử xe chuyển động đường ổn định di chuyển đường nhựa tốt dựa vào bảng 3.1 ta có f = 0,015 ÷ 0,018 chọn f = 0,015 * Các loại lực cản bao gồm: – Lực cản lăn: Theo công thức (3.1) Lực cản lăn vận V < 80 Km/h Pf = f.G = 0,015×13450 = 202 N Khi V > 80 Km/h hệ số cản lăn tính theo cơng thức (3.4) f = f0.(1 + v2 ) = 0,015× (1 + 1500 v2 1500 ) = 0,015 + 10–5V2 Lực cản lăn V > 80 Km/h Pf = f.G = (0,015 + 10–5V2)×13450 = 202 + 0,1345V2 (N) – Lực cản khơng khí: Dựa vào bảng 3.2 xác định hệ số cản khơng khí tơ du lịch vỏ kín là: K = 0,2 ÷ 0,35 Nsec2/m4 Chọn K = 0,25 Nsec2/m4 Diện tích cản diện theo công thức (3.9) ô tô du lịch: F = 0,78.B0.H = 0,78×1,635×1,4 = 1,785 m2 Bỏ qua tốc độ gió V0 = V Lực cản khơng khí tính theo cơng thức (3.6) Pw = K.F.𝑉02 = 0,25×1,785×V2 = 0,446V2 (N) – Lượng tiêu hao nhiên liệu: tính theo công thức (6.1) Lượng tiêu hao nhiên liệu vận tốc V < 80 Km/h qđ = ge (Pf + Pw ) 36.ρn ηt = 0,33×(202 + 0,446V2 ) 36×0,75×0,93 = 2,655 + 5,861.10–3 V2 (lít/100Km) Lượng tiêu hao nhiên liệu vận tốc V > 80 Km/h qđ = ge (Pf + Pw ) 36.ρn ηt = 0,33×(202 + 0,1345V2 + 0,446V2 ) 36×0,75×0,93 = 2,655 + 7,629.10–3 V2 (lít/100Km) Bảng 6.1: Bảng kết lượng tiêu hao nhiên liệu tốc độ khác xxvi TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Hình 6.1: Đồ thị lượng tiêu hao nhiên liệu tốc độ khác TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ơ TƠ 7.1 Tính ổn định mặt phẳng dọc ô tô 7.1.1 Xét tính ổn định theo điều kiện lật đổ Trường hợp 1: Xe đứng yên quay đầu lên dốc Hình 7.1: Sơ đồ lực momen tác dụng lên ô tô đứng yên quay đầu lên dốc Khi xét theo điều kiện lật đổ, trường hợp này, xe bị lật đổ qua điểm tiếp xúc bánh xe sau (O2) với mặt đường Xe bắt đầu lật đổ phản lực tác dụng lên bánh xe trước không Z1 = Ta lập phương trình cân momen O2: ΣMo2 = Z1.L – G.b.Cosαl + G.hg.Sinαl = Xe bắt đầu lất khi: Z1 = Nên: G.hg.Sinαl = G.b.Cosαl Từ ta có: tanαl = b hg (7.1) xxvii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Ta có: Khoảng cách trọng tâm đến cầu sau: b = 1,15 m Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m Áp dụng công thức (7.1) tanαl = b hg ⇔ tanαl = 1,15 0,5 ⇔ αl = 66,50 Kết luận: Xe bị lật đỗ đứng yên mặt phẳng dốc đầu xe hướng lên với góc dốc αl ≥ 66,50 Trường hợp 2: Xe đứng yên quay đầu xuống dốc Hình 7.2: Sơ đồ lực momen tác dụng lên ô tô đứng yên quay đầu xuống dốc Khi xét theo điều kiện lật đổ, trường hợp xe lật đổ qua điểm tiếp xúc bánh xe trước mặt đường O1 Xe bắt đầu lật Z2 = Từ điều kiện cân momen, ta có: ΣMo1 = Z2.L – G.a.Cosα ′l + G.hg.Sinα ′l = Xe bắt đầu lất khi: Z2 = Nên: G.hg.Sinα ′l = G.a.Cosα ′l Từ ta có: tanα ′l = a hg (7.2) Ta có: Khoảng cách trọng tâm đến cầu trước: a = 1,15 m Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m Áp dụng công thức (7.2) tanα ′l = a hg ⇔ tanα ′l = 1,15 0,5 ⇔ α ′l = 66,50 Kết luận: Xe bị lật đỗ đứng yên mặt phẳng dốc đầu xe hướng xuống với góc dốc α ′l ≥ 66,50 xxviii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 7.1.2 Xét tính ổn định theo điều kiện trượt Trường hợp 1: Xe đứng yên quay đầu lên dốc Hình 7.3: Sơ đồ lực momen tác dụng lên ô tô đứng yên quay đầu lên dốc * Xét trường hợp bánh sau xe phanh cứng: – Trạng thái cân theo điều kiện trượt: Pp2 = Gsinαt – Khi lực phanh đạt tới giới hạn bám: Pp2 = Z2.φ – Suy ra: Gsinαt = Z2.φ (1) – Tính Z2 qua điều kiện cân momen O1 ΣMo1 = Z2.L – G.a.Cosαt – G.hg.Sinαt = Suy ra: Z2 = G.a.Cosαt + G.hg Sinαt L (2) Thế (2) vào (1) ta được: tan αt = a.φ L – φ.hg (7.3) * Hệ số bám φ Hệ số bám bánh xe mặt đường phụ thuộc: – Nguyên liệu trạng thái mặt đường (khô, ướt, mấp mô,…) – Kết cấu dạng hoa lốp, áp suất bên lốp xxix TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Hệ số bám xác định qua trình khảo nghiệm có kết sau: Bảng 7.1: Hệ số bám loại đường khác Loại đường tình trạng mặt đường Đường nhựa bê tông – Khô – Ướt Đường đất – Pha sét khô – Ướt Đường cát – Khô – Ướt * Xét tính ổn định xe theo điều kiện trượt Hệ số bám φ 0,7 ÷ 0,8 0,35 ÷ 0,45 0,5 ÷ 0,6 0,2 ÷ 0,4 0,2 ÷ 0,3 0,4 ÷ 0,5 Xét trường hợp xe di chuyển đường nhựa khơ, dựa vào bảng 7.1 ta có hệ số bám ứng với đường nhựa khơ φ = 0,7 ÷ 0,8 ta chọn φ = 0,7 Ta có: Khoảng cách trọng tâm đến cầu trước: a = 1,15 m Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m Chiều dài sở: L = 2,3 m Áp dụng công thức (7.3): tan αt = a.φ L – φ.hg = 1,15.0,7 2,3 – 0,7.0,5 = 0,4128 ⇔ αt = 22,430 Kết luận bánh sau xe phanh cứng đầu xe hướng lên dốc để khơng bị trượt dọc góc dốc αt ≤ 22,430 Trường hợp 2: Xe đứng yên quay đầu xuống dốc Hình 7.4: Sơ đồ lực momen tác dụng lên ô tô đứng yên quay đầu lên dốc xxx TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 * Xét trường hợp bánh trước xe phanh cứng: – Trạng thái cân theo điều kiện trượt: Pp1 = Gsinα,𝑡 – Khi lực phanh đạt tới giới hạn bám: Pp1 = Z1.φ – Suy ra: Gsinα′𝑡 = Z1.φ (1) – Tính Z1 qua điều kiện cân momen O2 ΣMo2 = Z1.L – G.b.Cosα,𝑡 – G.hg.Sinα′𝑡 = Suy ra: Z1 = G.b.Cosα,𝑡 + G.hg Sinα,𝑡 L (2) Thế (2) vào (1) ta được: tanα′𝑡 = b.φ L + φ.hg (7.4) Xét trường hợp xe di chuyển đường nhựa khô, dựa vào bảng 7.1 ta có hệ số bám ứng với đường nhựa khơ φ = 0,7 ÷ 0,8 ta chọn φ = 0,7 Ta có: Khoảng cách trọng tâm đến cầu sau: b = 1,15 m Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m Chiều dài sở: L = 2,3 m Áp dụng công thức (7.4): tan αt = b.φ L + φ.hg = 1,15.0,7 2,3 + 0,7.0,5 = 0,3038 ⇔ αt = 16,90 Kết luận bánh trước xe phanh cứng đầu xe hướng xuống dốc để khơng bị trượt dọc góc dốc αt ≤ 16,90 7.2 Tính ổn định mặt phẳng ngang tơ 7.2.1 Xét tính ổn định theo điều kiện lật đổ Hình 7.5: Sơ đồ lực momen tác dụng lên ô tô xxxi TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Trường hợp xe lật đổ quanh điểm B Ta có phương trình cân momen điểm B: C ΣMB = Zp.C + G.hg.Sin β – G .Cosβ = Xe bắt đầu lật Zp = 0, ta có: C G.hg.Sin β = G .Cosβ Suy ra: tanβl = C 2.hg (7.5) Ta có: Khoảng cách hai bánh trước: C = 1,4 m Chiều cao trọng tâm ô tô: hg = 0,5 m Áp dụng công thức (7.5) tanβl = C 2.hg = 1,4 2×0,5 = 1,4 ⇔ βl = 54,460 Kết luận để xe ổn định khơng bị lật đổ góc nghiên ngang phải βl ≤ 54,460 7.2.2 Xét tính ổn định theo điều kiện trượt Hình 7.6: Sơ đồ lực momen tác dụng lên ô tô Lực bám ngang xe là: Pφn = Yt +Yp = (Zt + Zp).φn = G.Cosβt.φn Trong đó: φn – Hệ số bám ngang Yt, Yp – Lực bám bánh xe bên trái bên phải Theo sơ đồ thành phần gây trượt ngang cho xe là: GSinβt xxxii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 Điều kiện xe không bị trượt ngang: Pφn = GSinβt hay G.Cosβt.φn = GSinβt Suy ra: tanβt = φn (7.6) Giả sử xe di chuyển đường nhựa khô dựa vào bảng 7.1 ta có φn = 0,7 ÷ 0,8 Áp dụng cơng thức (7.6) ta có: tanβt = φn = 0,7 ÷ 0,8 ⇔ βt = 350 ÷ 38,660 Kết luận xe chuyển động đường nhựa khô để xe ổn định khơng bị trượt ngang góc nghiên ngang phải βt ≤ 350 ÷ 38,660 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Nguyễn Văn Phụng Lý thuyết ô tô Nhà xuất đại học Công Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh (2013) xxxiii ... 17 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE Ô TÔ 18 4.1 Vận tốc lớn ô tô 18 4.2 Độ dốc lớn xe chạy 19 4.3 Gia tốc lớn ô tô 20 TÍNH TỐN SỨC KÉO Ô TÔ 21... xe ô tô: Dựa vào công thức (3.13) Pk = Pf + Pw = 202 + 169 = 371 N xvii TIỂU LUẬN CUỐI KỲ - 06/2021 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE Ô TÔ 4.1 Vận tốc lớn tơ Hình 4.1: Lực momen tác dụng lên ô tô xe... 5.1 Sự cân lực kéo ô tô 21 5.2 Đồ thị cân lực kéo 22 MỨC TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA XE Ô TÔ 24 6.1 Xe ô tô di chuyển ổn định lên dốc 24 6.2 Xe ô tô di chuyển ổn định