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

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

ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu động học và động lực học xe FORTUNER 2.5G

GVHD: GVC.MSc. Đặng Q

SVTH: Nguyễn Đăng Duy
Lê Lý Cơng Sang

14145034
14145227


NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

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

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT CÂN BẰNG LỰC KÉO, CƠNG SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE

CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN KIỂM TRA QUAY VÒNG CỦA XE

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Đặt Vấn Đề


1.3. Mục Tiêu Đề Tài

Áp dụng được công thức S.R.LâyĐécman 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 ô tô và các đồ thị tương ứng.
Xác định được các phản lực thẳng góc tác dụng lên các bánh xe trong những điều kiện chuyển 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 vòng theo điều kiện lật đổ.
Khảo sát ổn định khi quay vòng trên các loại đường khác nhau.


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

2.3. Xây Dựng Đường Đặc Tính Ngồi

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 công thức kinh nghiệm của
S.R.Lây Đécman.

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 đường các giá trị của momen xoắn M e của động cơ theo công thức sau:


2.3. Xây Dựng Đường Đặc Tính Ngồi

Hình 2.1: Đồ thị đặc tính ngồi của xe Fortuner


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 Ô TÔ TRONG TRƯỜNG HỢP CHUYỂN ĐỘNG TỔNG QUÁT

Hình 3.1 Sơ đồ các lực và momen tác dụng lên xe Fortuner khi đang chuyển động tăng tốc ở trên dốc


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

3.2.2. Tốc độc của ô tơ ở từng tay số

3.3. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG LỰC KÉO
Xét trường hợp tổng quát, ta có:

Fk = Ff ± Fi + Fω ± Fj + Fm
Nếu xe chuyển động đều j = 0 trên đường nằm ngang α = 0 và khơng kéo theo romooc thì phương trình cân bằng lực kéo sẽ đơn giản:

Fk = Ff + Fω

Hình 3.2: Đồ thị cân bằng lực kéo


3.3 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
3.3.1 Phương trình cần bằng cơng suất

Pe = Pt + Pt ± Pi + Pω ± Pj + Pm

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 dốc, dấu(-) dùng khi xe giảm tốc.

Chúng ta vẽ cho trường hợp: hộp số có năm số truyền, xe chuyển động ổn định (j=0) trên đường nằm ngang và khơng kéo rơmóc, tức là:

Pk = Pe.η = Pe – Pt = Pf + Pω


Hình 3.3: Đồ thị cân bằng cơng suất


3.4. ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ơ TƠ

Đặc tính động lực học là tỷ số giữa phần lực kéo tiếp tuyến sau khi đã trừ đi lực cản không khí ( F k – Fω) và trọng lượng tồn bộ G của ơ tơ vận chuyển.
Đặc tính động lực học ký hiệu là D :

 M e .i t .η
2 1
D =
-W.v ÷. =

 rb
 G


 1δ
G
i
G.(f.cosα
±
Gsinα)
±
.δ
.j
.
=
ψ
±
.j
i 

g
g

 G

Giá trị của D cũng bị giới hạn bởi điều kiện bám F φ ≥ Fkmax hay mi.Gb.φ ≥ Fkmax. Nên chúng ta phải đưa thêm khái niệm đặc tính động lực học
tính theo điều kiện bám Dφ:


Hình 3.4: Đồ thị đặc tính động lực học

3.5. Ý NGHĨA SỬ DỤNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ
3.5.1. Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô
vmax = 42 (m/s) = 151 (km/h)
3.5.2. Xác định độ dốc lớn nhất mà xe vượt qua được
Độ dốc lớn nhất mà ơ tơ có thể khắc phục được ở mỗi tỷ số truyền khác nhau của hộp số, khi động cơ làm việc ở chế độ toàn tải được xác định bằng các đoạn
tung độ Dmax – f, nên:
imax = Dmax – f


3.5.2. Xác định sự tăng tốc của ơ tơ

Từ đó ta rút ra được:

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn gia tốc của ơ tơ có 5 tỷ số truyền.


CHƯƠNG 4
TÍNH TỐN KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE
4.2. TÍNH TỐN TÍNH ỔN ĐỊNH DỌC CỦA Ơ TƠ
4.2.1. Tính ổn định dọc tĩnh
4.2.1.1. Xét tính ổn định của ơ tô theo điều kiện lật đổ

a. Xe đậu trên dốc hướng lên

ΣMiO2 = G.hg.sinαt – G.b.cosαt= 0

 tgαt=

 tgαt =

= 1,748

o
=> αt = 60 13’
b. Xe đậu trên dốc hướng xuống

=> α’t = 60

o

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


4.2.1.2. Xét tính ổn định của ơ tơ theo điều kiện trượt

tgαtφ =

=

= 0,517

Để đảm bảo an tồn khi ơ tơ đứng n trên dốc thì hiện tượng trượt phải xảy ra trước khi lật đổ, được xác định bằng biểu
thức:

tgα

tφ

< tgα  α < α
t
tφ t

o
o
0,517 < 1,748  20 20’ < 60 13’
=> Xe đứng yên trên dốc bị trượt trước khi hiện tượng lật đổ xảy ra. Như vậy có thể kết luận rằng xe vẫn an tồn khi đứng
n trên dốc.

Nhận xét: Góc giới hạn của ô tô khi đứng trên dốc bị trượt hoặc bị lật đổ chỉ phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe và chất lượng
mặt đường.


4.2.2. Tính ổn định dọc động
4.2.2.2. Trường hợp xe chuyển động lên dốc với vận tốc nhỏ, không kéo romoc và chuyển động ổn định

Ở trường hợp này ta có: Fj = 0, Ff ≈ 0, Fω≈ 0. Vì α nhỏ có thể coi cosα ≈ 1.
a. Xét ổn định theo điều
kiện lật đổ

 

tgαđ =

b. Xét ổn định theo điều kiện trượt

 

tgαφđ =

tgα’đ =

 


4.3. TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA Ơ TƠ KHI CHUYỂN ĐỘNG THẲNG TRÊN ĐƯỜNG NGHIÊNG NGANG

4.3.1. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ

Hình 4.6: Sơ đồ lực và momen tác dụng lên ô tô khi chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang.


4.4. TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ơ TƠ KHI CHUYỂN ĐỘNG QUAY VỊNG
4.4.1. Ổn định chuyển động của ơ tơ khi quay vòng xét theo điều kiện lật đổ
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)

vn =

Hình 4.7: Sơ đồ momen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngồi.


Bảng 4.1: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngồi theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc giới hạn
khác nhau của đường.
 

0
β( )

vn (m/s)

vn (km/h)

5

6,94

24,98

10

6,34

22,82

15

5,75

20,7

20

5,15

18,54

25

4,54

16,34

30

3,87

13,93

35

3,1

11,16


4.4.1.2. Trường hợp ơ tơ quay vịng trên đường nghiêng ngang vào trong (hướng nghiêng của đường cùng phía với trục quay
vịng)

’
vn =

Hình 4.8: Sơ đồ momen và các lực tác dụng lên xe khi quay vòng trên đường nghiêng ngang hướng vào trong.


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 của đường.

0
( )

’
vn (m/s)

’
vn (km/h)

5

8,27

29,77

10

9,06

32,62

15

9,96

35,86

20

11,06

39,82

25

12,48

44,93

30

14,47

52,09

35

17,64

63,5


4.4.2. Ổn định chuyển động của xe khi quay vong xét theo điều kiện trượt ngang

4.4.2.1. Trường hợp xe quay vịng trên đường nghiêng ngang hướng ra ngồi

=> vφ =

=

= 4,63 (m/s)

0
β( )

vφ (m/s)

vφ (km/h)

5

6,67

24,01

10

6,07

21,85

15

5,48

19,73

20

4,88

17,57

25

4,25

15,3

30

3,54

12,74

35

2,69

9,68


4.4.2.2. Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong
Để xác định giới hạn mà tại đó ơ tô bắt đầu trượt bên, ta cũng làm tương tự như trên là chiếu các lực lên phương song song với mặt đường và phương vng góc mặt
đường, ta được:

Fl.cosβ – G.sinβ = Y’ + Y” = φy.(Z’ + Z”) = φy.(G.cosβ + Fl.sinβ)

’
vφ =

0

β( )

’
vφ (m/s)

’
vφ (km/h)

5

7,95

28,62

10

8,69

31,28

15

9,53

34,31

20

10,53

37,91

25

11,79

42,44

30

13,47

48,49

35

15,97

57,49