Nghiên cứu động học và động lực học xe FORTUNER 2 5g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG
LỰC HỌC CỦA XE TOYOTA FORTUNER

SVTH: LÊ LÝ CÔNG SANG
MSSV: 14145227
SVTH: NGUYỄN ĐĂNG DUY
MSSV: 14145034
GVHD: GVC.MSc. ĐẶNG QUÝ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày… tháng …năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:

1. Lê Lý Công Sang

MSSV:14145227

(E-mail:

SĐT: 01663635531)

2. Nguyễn Đăng Duy

MSSV: 14145034

(E-mail:

SĐT: 01203547794)

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Khóa: 2014 – 2018

Lớp: 141454A

1. Tên đề tài
Nghiên cứu động học và động lực học xe FORTUNER 2.5G
2. Nhiệm vụ đề tài
CHƯƠNG 1: Mở đầu và giới hạn vấn đề
CHƯƠNG 2: Tính tốn xây dựng đường đặc tính ngồi của động cơ
CHƯƠNG 3: Tính tốn kiểm tra cân bằng lực kéo, cân bằng cơng suất và đặc tính
động lực học
CHƯƠNG 4: Tính tốn kiểm tra ổn định của xe

CHƯƠNG 5: Tính tốn kiểm tra quay vịng của xe
CHƯƠNG 6: Kết luận và đề nghị
3. Sản phẩm của đề tài
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 26/03/2018
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: Nghiên cứu động học và động lực học xe Toyota Fortuner 2.5G
Họ và tên sinh viên:

Lê Lý Công Sang

MSSV: 14145227

Nguyễn Đăng Duy

MSSV: 14145034

Ngành công nghệ kỹ thuật ô tô
I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc tiểu luận:
....................................................................................................................................

....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH BỔ SUNG
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không):.................................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): ...................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…. tháng…. năm….
Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: Nghiên cứu động học và động lực học xe Toyota Fortuner 2.5G
Họ và tên sinh viên:

Lê Lý Công Sang

MSSV: 14145227

Nguyễn Đăng Duy

MSSV: 14145034

Ngành công nghệ kỹ thuật ô tô
I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc tiểu luận:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH BỔ SUNG
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): ...................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…. tháng…. năm….
Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Nghiên cứu động học và động lực học xe Toyota Fortuner 2.5G
Họ và tên sinh viên:

Lê Lý Công Sang

MSSV: 14145227

Nguyễn Đăng Duy

MSSV: 14145034

Ngành công nghệ kỹ thuật ô tơ
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên
phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được
hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.

Chủ tịch hội đồng: __________________________ ____________________

Giảng viên hướng dẫn: ________________________ ____________________

Giảng viên phản biện:

_______________________ ____________________

LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian được học kiến thức ở trường cùng với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận
tình của thầy GVC.MSc.Đặng Q. Ngày hơm nay, chúng em đã hồn thành đồ án tốt
nghiệp “Nghiên cứu động học và động lực học của xe Toyota Fortuner 2.5G”.
Trong thời gian tìm hiểu và làm đồ án, chúng em đã nhận được sự hướng dẫn
rất chu đáo, nhiệt tình và đầy kinh nghiệm từ thầy GVC.MSc.Đặng Quý để chúng em
hiểu sâu hơn về lĩnh vực này và tìm ra hướng đi, giải quyết vấn đề, tính tốn kết quả
có thể ứng dụng vào thực tế để giúp xe có thể vận hành một cách trơn tru, an toàn.
Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy GVC.MSc.Đặng Quý cùng các thầy
cô trong khoa cơ khí động lực đã tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này.
Tuy nhiên, với kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế, chắc chắn chúng em sẽ
khơng tránh khỏi những thiếu xót. Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp của
các thầy cơ trong khoa để giúp cho chúng em có một đề tài nghiên cứu hoàn chỉnh và
chặt chẽ hơn về mặt lý thuyết cũng như ứng dụng vào thực tiễn.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm….
Sinh viên thực hiện
Lê Lý Cơng Sang
Nguyễn Đăng Duy


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI................................................................... 1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................... 1
1.2. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ................................................................................... 1
1.3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .................................................................................. 1
1.4. KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ ĐO CƠ BẢN....................................................... 2
1.5. THÔNG SỐ KỸ THUẬT XE TOYOTA FORTUNER 2.5G ................... 4
1.6. HÌNH ẢNH THIẾT KẾ XE....................................................................... 6
CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI ĐỘNG

CƠ ......................................................................................................................... 7
2.1. ĐẶC TÍNH CƠNG SUẤT ......................................................................... 7
2.2. GIỚI THIỆU ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI ............................................ 8
2.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI ............................................ 9
CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT CÂN BẰNG LỰC KÉO, CƠNG SUẤT VÀ ĐẶC
TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE .................................................................... 13
3.1. CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ TRONG TRƯỜNG HỢP CHUYỂN
ĐỘNG TỔNG QUÁT. .................................................................................... 13
3.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO Ở CÁC TỶ SỐ
TRUYỀN ........................................................................................................ 14
3.2.1. Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với các tay số .......................... 14
3.2.2. Tốc độc của ô tô ở từng tay số .......................................................... 14
3.2.3. Tính lực cản lăn................................................................................. 17
3.2.4. Tính lực cản khơng khí tác dụng lên xe ............................................ 21
3.2.5. Tính lực bám Fφ= f(v) ....................................................................... 23
3.2.6. Cân bằng lực kéo ơ tơ ....................................................................... 23
3.2.6.1. Phương trình cân bằng lực kéo .................................................. 23
3.2.6.2. Phương pháp xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo ........................ 24
3.2.6.3. Trình tự xây dựng đồ thị trên ..................................................... 27
3.2.6.4. Nhận xét ..................................................................................... 28
3.3. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT ................................ 28
3.3.1. Phương trình cân bằng cơng suất ...................................................... 28


3.3.2. Phương pháp xây dựng đồ thị ........................................................... 29
3.3.3. Phương pháp xây dựng đồ thị ........................................................... 35
3.3.4. Nhận xét ............................................................................................ 35
3.4. ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ơ TƠ ........................................... 36
3.4.1. Đặc tính động lực học ơ tơ ................................................................ 36
3.4.2. Phương pháp xây dựng đồ thị ........................................................... 37

3.4.3. Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô ................................................... 39
3.4.4. Xác định độ dốc lớn nhất mà xe vượt qua được ............................... 39
3.4.5. Xác định sự tăng tốc của ô tô ............................................................ 40
CHƯƠNG 4.TÍNH TỐN KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE ................. 43
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÍNH ỔN ĐỊNH .......................................... 43
4.2. TÍNH ỔN ĐỊNH DỌC CỦA Ơ TƠ ......................................................... 43
4.2.1. Tính ổn định dọc tĩnh ........................................................................ 43
4.2.1.1. Xét tính ổn định của ô tô theo điều kiện lật đổ .......................... 45
a. Xe đậu trên dốc hướng lên (hình 4.2) ............................................. 45
b. Xe đậu trên dốc hướng xuống (hình 4.3) ........................................ 46
4.2.1.2. Xét tính ổn định của ơ tơ theo điều kiện trượt ........................... 47
4.2.2. Tính ổn định dọc động ...................................................................... 48
4.2.2.1. Trường hợp tổng quát ................................................................ 48
4.2.2.2. Trường hợp xe chuyển động lên dốc với vận tốc nhỏ, không kéo
romoc và chuyển động ổn định ............................................................... 49
a.Xét ổn định theo điều kiện lật đổ ..................................................... 50
b.Xét ổn định theo điều kiện trượt ...................................................... 50
4.2.2.3. Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường
nằm ngang và khơng kéo theo rơmooc ................................................... 51
4.3. TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG THẲNG
TRÊN ĐƯỜNG NGHIÊNG NGANG ............................................................ 52
4.3.1. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ ...................................................... 52
4.3.2. Xét ổn định theo điều kiện trượt ....................................................... 54
4.4. TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA Ơ TƠ KHI CHUYỂN ĐỘNG QUAY
VÒNG ............................................................................................................. 56


4.4.1. Ổn định chuyển động của ô tô khi quay vòng xét theo điều kiện lật
đổ ................................................................................................................. 56
4.4.1.1. Trường hợp ô tô chuyển động quay vòng trên đường nghiêng

ngang ra ngồi (hướng nghiêng của đường và trục quay vịng của xe ở
hai phía của đường)................................................................................. 56
4.4.1.2. Trường hợp ơ tơ quay vòng trên đường nghiêng ngang vào
trong(hướng nghiêng của đường cùng phía với trục quay vịng) ........... 59
4.4.1.3. Trường hợp ô tô quay vòng trên đường nằm ngang .................. 61
4.4.2. Ổn định chuyển động của xe khi quay vong xét theo điều kiện trượt
ngang ........................................................................................................... 61
4.4.2.1. Trường hợp xe quay vịng trên đường nghiêng ngang hướng ra
ngồi ........................................................................................................ 62
4.4.2.2. Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong
................................................................................................................. 63
4.4.2.3. Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang .................... 64
CHƯƠNG 5.TÍNH TỐN KIỂM TRA QUAY VỊNG Ơ TƠ .......................... 65
5.1. ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG CỦA Ơ TƠ ......... 65
5.1.1. Động học quay vịng của ô tô ........................................................... 65
5.1.2. Động lực học quay vòng của xe Fortuner ......................................... 72
5.2. KHẢO SÁT XE QUAY VÒNG TRÊN CÁC LOẠI ĐƯỜNG KHÁC
NHAU ............................................................................................................. 75
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................... 78
6.1. KẾT LUẬN .............................................................................................. 78
6.2. ĐỀ NGHỊ ................................................................................................. 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 80


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hình ảnh thiết kế xe Toyota Fortuner 2.5G .......................................... 6
Hình 2.1: Đồ thị đặc tính ngồi của xe Fortuner. ............................................... 11
Hình 3.1: Trình bày sơ đồ các lực và momen tác dụng lên ô tô đang chuyển
động tăng tốc ở trên dốc. ..................................................................................... 13

Hình 3.2: Đồ thị cân bằng lực kéo. ..................................................................... 27
Hình 3.3: Đồ thị cân bằng cơng suất. .................................................................. 35
Hình 3.4: Đồ thị đặc tính động lực học............................................................... 39
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn gia tốc của ơ tơ có 5 tỷ số truyền. ............................ 42
Hình 4.1: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi đứng yên. ............................................ 44
Hình 4.2: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu lên dốc.
............................................................................................................................. 45
Hình 4.3: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu xuống
dốc. ...................................................................................................................... 46
Hình 4.4: Sơ đồ các lực và momen tác dụng lên ô tô khi chuyển động lên dốc. 49
Hình 4.5: Sơ đồ các lực và momen của ô tô khi chuyển động trên đường nằm
ngang. .................................................................................................................. 51
Hình 4.6: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên ô tơ khi chuyển động thẳng trên
đường nghiêng ngang. ......................................................................................... 53
Hình 4.7: Sơ đồ momen và lực tác dụng lên ô tơ khi quay vịng trên đường
nghiêng ngang ra ngồi. ...................................................................................... 56
Hình 4.8: Sơ đồ momen và các lực tác dụng lên xe khi quay vòng trên đường
nghiêng ngang hướng vào trong. ........................................................................ 59
Hình 4.9: Sơ đồ momen và lực tác dụng lên ơ tơ khi quay vịng trên đường nằm
ngang. .................................................................................................................. 61
Hình 5.1: Sơ đồ động học quay vịng của xe Fortuner khi bỏ qua biến dạng
ngang. .................................................................................................................. 66
Hình 5.2: Đồ thị lý thuyết và thực tế về mối quan hệ giữa các góc quay vịng
của hai bánh xe dẫn hướng.................................................................................. 67
Hình 5.3: Sơ đồ động học quay vịng của Fortuner có hai bánh dẫn hướng phía
trước. ................................................................................................................... 68
Hình 5.4: Sơ đồ động lực học quay vòng của xe Fortuner có hai bánh xe dẫn
hướng phía trước. ................................................................................................ 72

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng giá trị về công suất và momen của động cơ.............................. 10
Bảng 3.1: Bảng giá trị vận tốc v và lực kéo Fk ở từng tay số. ............................ 15
Bảng 3.2: Bảng giá trị hệ số cản lăn ứng với từng tốc độ................................... 17
Bảng 3.3: Bảng giá trị lực cản lăn của từng tay số. ............................................ 19
Bảng 3.4: Bảng số liệu lực cản khơng khí theo từng vận tốc của xe. ................. 21
Bảng 3.5: Bảng số liệu lực cản tổng cộng. ......................................................... 25
Bảng 3.6. Bảng giá trị của Pk (kW) và Pe (kW) ứng với từng tốc độ ở mỗi cấp
số. ........................................................................................................................ 30
Bảng 3.7: Bảng giá trị Pf ứng với từng tốc độ ở mỗi cấp số. .............................. 32
Bảng 3.8: Bảng giá trị Pω ứng với từng tốc độ ở mỗi cấp số. ............................. 33
Bảng 3.9: Bảng giá trị Pω + Pf ứng với tốc độ ở mỗi cấp số. .............................. 34
Bảng 3.10: Bảng giá trị động lực học D theo từng tốc độ ở mỗi cấp số............. 37
Bảng 3.11: Bảng giá trị j theo D và δ của từng tay số. ....................................... 41
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. ..................... 58
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. .............. 60
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. ........... 62
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. ..... 63
Bảng 5.1: Bảng giá trị của jx và jy ứng với từng vận tốc quay vòng giới hạn khác
nhau. .................................................................................................................... 71
Bảng 5.2: Bảng giá trị của Fjl ứng với từng vân tốc quay vòng giới hạn khác
nhau. .................................................................................................................... 74
Bảng 5.3: Vận tốc cực đại cho phép trên các loại đường khác nhau. ................. 76

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ lâu ô tô được xem là phương tiện giao thông tiện lợi cho mọi gia đình trên tồn
thế giới. Với tính cơ động cao và sự tiện ích vượt qua mọi loại hình thời tiết thì cũng dễ
hiểu khi mà ơ tơ trở thành mặt hàng mà mọi người đều quan tâm và muốn sỡ hữu. Theo
Hiệp hội Các nhà sản xuất ô tô thế giới (OICA), năm 2012, toàn thế giới có khoảng 1,143
tỷ xe ơ tơ các loại đang lưu hành. Năm 2016 theo ước tính thì có 86 triệu ô tô được sản
xuất. Những con số trên phần nào đã cho chúng ta hình dung được thị trường ơ tơ là một
thị trường lớn và nhu cầu của nó càng ngày càng tăng. Đối với một đất nước đang phát
triển như Việt Nam khi mà cơ sở hạ tầng ngày càng được nâng cấp, các chính sách hàng
rào thuế quan được miễn giảm thì ơ tơ có thể trở thành công nghiệp mũi nhọn của đất
nước. Đứng trước những nhu cầu của thị trường và cơ hội để vươn mình thì cũng tạo ra
những thách thức, địi hỏi về một lực lượng nhân lực công nghệ kỹ thuật am hiểu sâu
rộng kiến thức chế tạo cũng như kiến thức thiết kế ô tô để đảm bảo tạo ra những chiếc xe
an tồn, mạnh mẽ, tiện ích cho con người.
Sau một thời gian được học tập chuyên nghành Công nghệ kỹ thuật ơ tơ tại khoa
Cơ khí động lực thì chúng em lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu động học và động lực học xe
TOYOTA FORTUNER 2.5G “ nhằm muốn tìm hiểu sâu hơn về kiến thức đánh giá và
tính tốn khả năng sử dụng động lực trên ơ tơ.
1.2. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Vì trình độ kiến thức của chúng em có hạn và khoảng thời gian cho phép nên đề
tài được giới hạn trong nghiên cứu tính tốn xây dựng đường đặc tính ngồi động cơ,
khảo sát cân bằng lực kéo, cơng suất và đặc tính động lực học, tính tốn kiểm tra tính ổn
định của xe, tính tốn kiểm tra quay vịng của xe.
1.3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Nhằm mục đích hiểu được nội dung đề tài thơng qua các yêu cầu về nội dung cũng
như hình thức. Chúng em xin liệt kê các mục tiêu để người đọc hiểu được các nội dung
chính:

1


- Nêu được khái niệm về đặc tính cơng suất của động cơ dùng trên ô tô.
- Vẽ đường đặc tính ngồi động cơ đốt trong trên ơ tơ.
- Áp dụng được công thức S.R.Lây Đécman để xây dựng đường đặc tính ngồi của
động cơ.
- Trình bày được phương trình cân bằng lực kéo, phương trình cân bằng cơng suất,
đặc tính động lực học của ơ tơ 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.
- 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 ơ tơ bị lật đổ hay bị trượt trong những
điều kiện chuyển động.
- Xác định vận tốc giới hạn mà tại đó ơ tơ bị lật đổ hay bị trượt trong những điều
kiện chuyển động.
- Xác định được động học và động lực học quay vịng của ơ tơ.
- Xác định được tính ổn định chuyển động của xe khi quay vịng theo điều kiện lật
đổ.
- Nêu được tính ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét theo điều kiện trượt
ngang.
- Khảo sát ổn định khi quay vòng trên các loại đường khác nhau.
1.4. KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ ĐO CƠ BẢN
Hệ số chuyển đổi giữa đơn vị cơ
Đại lượng

Ký hiệu

Đơn vị

Chiều dài

l

m

1 inch = 2,54 cm = 0,0254 m

Vận tốc dài

v

m/s

1 m/s = 3,6 km/h

Vận tốc góc

ω

rad / s

Số vịng quay

n

vg / ph

Gia tốc

j

m / s2

bản với đơn vị cũ

2


Gia tốc góc

ε

rad/s2

Lực

F

N

1N ≈ 0,1 kG

Trọng lượng

G

N

103 N ≈ 102 kG ≈ 0,1 tấn

Khối lượng

m

kg

Áp suất

q

N / m2

1N/m2 = 1Pa = 10-5 kG/cm2

Ứng suất

σ

N / m2

1 MN/m2 ≈ 10 kG/cm2

Mômen quay

M

N.m

1 Nm ≈ 10 kGcm ≈ 0,1 kGm

Công

L

J

1 J = 1 Nm ≈ 0,1 kGm

Công suất

Nhiệt độ

1 W = 1 J/s ≈ 0,1 kGm/s
P

W

1 W ≈ 1/736 m.l (m lực )
T = t + 2730

T

K

Nhiệt lượng

Q

J

1 J ≈ 2,4.10-3 kcal

Nhiệt dung riêng

C

J / kgđộ

1 J/kgđộ ≈ 2,4.10-3 kcal/kgđộ

Thời gian

t

s

(T: độ Kenvin, t: độ Xenxiut)

3


1.5. THÔNG SỐ KỸ THUẬT XE TOYOTA FORTUNER 2.5G

Xuất xứ

Nhập khẩu

Kiểu xe

SUV

Số chỗ ngồi

7 chỗ
Diesel, 4 xy lanh thẳng hàng, 16

Động cơ

van, DOHC

Dung tích cơng tác

2.5L

Đường kính X Hành trình piston

92 x 93,8

(mm)
Tỷ số nén

17,4

Vận tốc cực đại ( km/h )

165

Cơng suất cực đại

74,943 kW tại 3600 vịng/ phút
265,1Nm tại 1600-2400 vịng/

Mơ-men xoắn cực đại

phút

Cấp số

5 cấp
ih1 = 4,31; ih2 = 2,33; ih3 = 1,44;

Tỉ số truyền

ih4 = 1,00; ih5 = 0,84; iR =4,22

Truyền lực chính

i0 = 3,91

Hệ dẫn động

Cầu sau

Cơng thức bánh xe

4x2

Bán kính quay vịng tối thiểu (m)

5,9

Phanh trước

Đĩa tản nhiệt

Phanh sau

Tang trống

Phanh tay

Phanh hệ thống truyền lực

4


Kích thước La zăng (inch)

17

Thơng số lốp

265/65 R17

Khối lượng tồn tải (kg)

2250

Chiều dài tổng thể (mm)

4705

Chiều rộng tổng thể (mm)

1840

Chiều cao tổng thể (mm)

1850

Chiều dài cơ sở (mm)

2750

Khoảng cách 2 bánh (mm)

1540

Khoảng sáng gầm tối thiểu (mm)

220

Dung tích bình nhiên liệu (lít)

65

Trọng lượng phân bố cầu trước G1

11300

(N)
Trọng lượng phân bố cầu sau G2 (N)

11200

5


1.6. HÌNH ẢNH THIẾT KẾ XE

Hình 1.1:Hình ảnh thiết kế xe Toyota Fortuner 2.5G.

6


CHƯƠNG 2
TÍNH TỐN XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI ĐỘNG CƠ

2.1. ĐẶC TÍNH CƠNG 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 cơng suất mô tả quan hệ giữa công suất Pe và hai thành phần của nó là mơmen Me và
tốc độ góc ωe (hay số vong quay ne). Thơng thường nó được biểu diễn qua đặc tính tốc độ
của mơmen Me (ωe) hay đặc tính tốc độ của cơng suất Pe (ωe).
Mối quan hệ giữa Pe, Me, ωe được biểu diễn theo công thức :
Pe = Me . ωe

(2.1)

Me : Mômen xoắn của động cơ.
Pe : Công suất của động cơ.
ωe : Vận tốc góc của động cơ.
Thơng thường chúng ta hay sử dụng đặc tính Pe, Me, ωe khi động cơ làm việc ở chế
độ cung cấp nhiên liệu lớn nhất, thường gọi là đặc tính ngồi.
Chế độ danh định là một điểm trên đặc tính ngồi, thơng thường ứng với cơng suất
cực đại, lúc đó các thơng số có ký hiệu: Pemax, Mep, ωep. Chế độ mômen xoắn cực đại ứng
với các thông số Pem, Memax, ωem và ta có một số khái niệm sau đây:
Hệ số đàn hồi ( thích ứng ) của động cơ theo mơmen:
Km =
Trong đó:

Memax
Mpe

(2.2)

Memax - Mơmen xoắn cực đại của động cơ.
Km - Hệ số thích ứng của động cơ theo mơmen.

Động cơ diesel khơng có phun đậm đặc: Km = 1,1 ÷ 1,15
Hệ số đàn hồi (thích ứng) theo tốc độ:

7


ω em
Kn = p
ωe

(2.3)

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

K m .Pemax
ωe p

(2.4)

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 thơng số hệ số cơng suất hữu ích hp:
P = P’. hp

(2.5)

P’ : Cơng suất thử.
P : Công suất thực tế.
Với: hp = hp’.hp’’

(2.6)

hp’ chọn 0,94
hp ’’ Đặc trưng cho ảnh hưởng của môi trường khi thử.
Động cơ diesel: hp ’’ = 1
2.2. GIỚI THIỆU ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI
Đường đặc tính ngồi là các đường biểu diễn mối quan hệ của công suất, mômen,
suất tiêu hao nhiên liệu với số vòng quay của động cơ khi nhiên liệu cung cấp cho động

cơ cực đại. Trên ô tô nhiên liệu cung cấp cực đại cho động cơ được hiểu là khi bướm ga
được mở hoàn toàn. Các đường biểu diễn nói trên khi nhiên liệu cung cấp bình thường
gọi là đường đặc tính cục bộ.
Đường đặc tính ngồi là đường đặc tính quan trọng nhất của một động cơ dùng để
đánh giá các chỉ tiêu công suất (Pemax) và tiết kiệm nhiên liệu (gemin) của động cơ đối với
động cơ Diesel. Mặc khác nhờ có đường đặc tính này người ta cũng đánh giá được sức
kéo của động cơ qua đặc tính mơmen (Me), vùng làm việc ổn định của động cơ và hệ số
thích ứng K của nó.

8


2.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI
Khi tính tốn lực kéo hoặc mômen xoắn chủ động ở các bánh xe, chúng ta cần
phải có đặc tính ngồi của động cơ đốt trong.
Đặc tính ngồi của động cơ cho các trị số lớn nhất của mơmen, cơng suất ở số
vịng quay xác định. Các trị số nhỏ hơn của mômen hoặc cơng 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 ngồi ở mỗi nước khác
nhau, vì vậy mà cùng một động cơ nhưng thử ở những nước khác nhau sẽ cho giá trị công
suất khác nhau.
Khi khơng có đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ bằng thực nghiệm, ta có
thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ cơng thức kinh nghiệm của S.R.Lây Đécman.
Việc sử dụng quan hệ giải tích giữa cơng suất, mơmen xoắn với số vịng quay của động
cơ theo cơng thức S.R.Lây Đécman để tính tốn sức kéo sẽ thuận lợi hơn nhiều so với khi
dùng đồ thị đặc tính ngồi bằng thực nghiệm, nhất là hiện nay việc sử dụng máy vi tính
đã trở nên phổ cập.
Cơng thức S.R.Lây Đécman có dạng như sau:
2
3

 n
 ne 
 ne  
e
Pe = Pemax a. p + b.  p  - c.  p  
 n e
 ne 
 n e  

(2.7)

Đối với động cơ diesel kỳ có buồng cháy trực tiếp:
a = 0,5 ; b = 1,5 ; c = 1
Khi 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:

104 .Pe
Me =
1,047.n e

(2.8)

Trong đó:
Pe : Cơng suất hữu ích của động cơ ( kW )

9


ne : Số vòng quay trục khuỷu (vòng/ phút)
Me : Mômen xoắn của động cơ (N.m)

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 ngồi của động cơ, 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 mômen của động cơ.

ne (vg/ph)

Pe (kW)

Me (Nm)

600

9,021

143,601

800

13,056

155,874

1000

17,476

166,915

1200

22,205

176,735

1400

27,165

185,325

1600

32,28

192,693

1800

37,471

198,827

2000

42,663

203,739

2200

47,777

207,419

2400

52,738

209,877

2600

57,466

211,101

2800

61,887

211,103

3000

65,922

209,876

10


3200

69,494

207,42

3400

72,527

203,739

3600

74,943

198,83

3800

0

0

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị đặc tính ngồi

Hình 2.1: Đồ thị đặc tính ngồi của xe Fortuner.

11


Nhận xét:
-

Từ số liệu tính được, ta có được đồ thị như hình 2.1. Động cơ đạt cơng suất cực
đại Pemax = 74,943 (kW) ở số vòng quay nep = 3600 (vịng/phút).

-

Mơmen xoắn cực đại Memax = 211,103 (N.m) ở số vịng quay nem = 2800
(vịng/phút). Mơmen xoắn cực đại sai số với mômen xoắn cực đại của xe là 54
(N.m) vì do sai số của cơng thức S.R.Lây Đécman.

-

Xe Fortuner sử dụng động cơ diesel có trang bị bộ điều tốc giữ cho xe làm việc ở
chế độ làm việc của động cơ ở vùng tiêu hao nhiên liệu riêng ít nhất và hoạt động
ổn định. Vì vậy, khi ta tiếp tục tăng số vòng quay động cơ (tiếp tục đạp ga) thì
cơng suất lẫn mơmen xoắn của động cơ sẽ không tăng lên nữa mà sẽ giảm dần về
0.

12


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

3.1. CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ơ TƠ TRONG TRƯỜNG HỢP CHUYỂN ĐỘNG
TỔNG QT

Hình 3.1: Trình bày sơ đồ các lực và mơmen 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 tồn bộ của ơ tơ.
Fk - Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động.
Ff1 - Lực cản lăn ở các bánh xe bị động.
Ff2 - Lực cản lăn ở các bánh xe chủ động.
Fω - Lực cản khơng khí.

13


Fi - Lực cản lên dốc.
Fj - Lực cản quán tính khi xe chuyển động khơng ổn định ( có gia tốc ).
Fm - Lực cản ở móc kéo.
Z1, Z2 - Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe cầu trước,
cầu sau.
Mf1 - Mômen cản lăn ở các bánh xe chủ động.
Mf2 - Mômen cản lăn ở các bánh xe bị động.
α - Góc dốc mặt đường.

3.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO Ở CÁC TỶ SỐ TRUYỀN
3.2.1. Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với các tay số
Fk là phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động theo chiều cùng với
chiều chuyển động ô tô. Điểm đặt của Fk tại tâm của vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt
đường:

Fk =

M k M e .i t .η
=
rb
rb

(3.1)

Trong đó: it - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực.
Me – Mơmen xoắn của động cơ.
rb – Bán kính tính tốn của xe.
η – Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Chọn η = 0,87
3.2.2. Tốc độc của ô tô ở từng tay số

vn =

π.n e .rb
30.i t

(3.2)

Trong đó: ne - Số vòng quay trục khuỷu. ( vòng/phút )

14