Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini buýt thông dụng 6-8 chỗ ngồi mang nhãn hiệu Việt Nam - Xây dựng một số phần mềm chuyên dụng sử dụng trong thiết kế tính toán ô tô

Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ

Ch−¬ng tr×nh KC.05 - Dù ¸n KC.05.DA.13

Trung t©m Ph¸t triÓn C«ng nghÖ ¤ t«

=====o0o=====

Tµi liÖu kü thuËt

X©y dùng mét sè phÇn mÒm chuyªn dông

sö dông trong thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t«

Ch−¬ng I : TÝnh to¸n ®éng lùc häc « t«

Ch−¬ng II : TÝnh to¸n hÖ thèng phanh

Ch−¬ng III : TÝnh to¸n hÖ thèng treo

Ch−¬ng IV : TÝnh to¸n hÖ thèng l¸i

Ch−¬ng V : TÝnh to¸n hÖ thèng ly hîp

Ch−¬ng VI : TÝnh to¸n khung « t«

6091-7

07/9/2006

Hµ Néi – 2004

- 3 -

Lêi nãi ®Çu

Ngµnh «t« m¸y kÐo ®· ra ®êi tõ l©u vµ hiÖn ®ang gi÷ mét vÞ trÝ quan träng trong nÒn

kinh tÕ quèc d©n. Tr−íc ®©y, ë ViÖt Nam, ngµnh «t« m¸y kÐo chñ yÕu mang tÝnh chÊt sö

dông vµ söa ch÷a. Trong thËp kû cuèi cña thÕ kû XX, h¬n 10 liªn doanh ho¹t ®éng l¾p r¸p

«t« t¹i ViÖt Nam ®· ®−îc thµnh lËp vµ vÊn ®Ò t¨ng tû lÖ néi ®Þa ho¸ trong s¶n xuÊt lµ môc

tiªu quan träng cña ngµnh «t« ViÖt Nam trong giai ®o¹n tíi. §Ó nhanh chãng ®¹t ®−îc ®iÒu

nµy, mét mÆt chóng ta cÇn x©y dùng nh÷ng ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ cña riªng m×nh,

mÆt kh¸c ph¶i nghiªn cøu s©u h¬n ®Ó hiÓu râ c¸c qu¸ tr×nh x¶y ra bªn trong c¸c hÖ thèng

còng nh− ®Ó can thiÖp s©u h¬n vµo c¸c qu¸ tr×nh ®ã nh»m thu ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ tèi −u.

Bªn c¹nh viÖc thiÕt kÕ, c¶i tiÕn, chóng ta ®ang nhËp vÒ sö dông kh¸ nhiÒu xe cña n−íc

ngoµi. VÊn ®Ò quan träng ë ®©y lµ ph¶i ®¸nh gi¸ ®−îc tÝnh n¨ng ho¹t ®éng cña c¸c hÖ thèng

®Ó kiÓm ®Þnh chÊt l−îng c¸c lo¹i xe nµy. Ngoµi viÖc sö dông c¸c phÐp ®o b»ng thùc nghiÖm

nh− hiÖn cã, xu h−íng tÝnh to¸n vµ m« pháng trªn m¸y tÝnh ®em l¹i kÕt qu¶ nhanh chãng vµ

kh¸ chÝnh x¸c.

HiÖn nay c«ng viÖc thiÕt kÕ vµ kiÓm nghiÖm c¸c hÖ thèng trªn «t« ®ang rÊt ®−îc c¸c

nhµ khoa häc vµ c¸c nhµ chÕ t¹o quan t©m. Trong c«ng t¸c kiÓm ®Þnh ngoµi viÖc ®o trªn c¸c

b¨ng thö t¹i c¸c tr¹m ®¨ng kiÓm, ngµy nay xu thÕ cßn cã thÓ ®¸nh gi¸ b»ng c¸c sè liÖu tÝnh

to¸n. Tr−íc kia, c¸c qu¸ tr×nh tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm vµ thiÕt kÕ cßn h¹n chÕ v× c¸c c«ng

thøc cång kÒnh, phøc t¹p vµ thêi gian tÝnh to¸n dµi. Ngµy nay c¸c c«ng viÖc tÝnh to¸n ®·

®−îc sù trî gióp cña m¸y tÝnh ®· ph¸t triÓn h¬n rÊt nhiÒu, gi¶i quyÕt ®−îc vÊn ®Ò thêi gian

vµ søc lao ®éng.

Trªn «t« hiÖn ®¹i cã rÊt nhiÒu hÖ thèng, mçi hÖ thèng l¹i cã kÕt cÊu rÊt ®a d¹ng vµ phøc

t¹p nªn viÖc tÝnh to¸n còng gÆp nhiÒu khã kh¨n. Tõ tr−íc ®Õn nay ch−a cã mét ch−¬ng tr×nh

tÝnh to¸n tæng qu¸t nµo ®Ó øng dông cho nh÷ng ng−êi sö dông mét c¸ch nhanh chãng vµ cã

hÖ thèng mµ l¹i ®¶m b¶o tÝnh hiÖu qu¶, nghÜa lµ rót ng¾n ®−îc thêi gian vµ khèi l−îng tÝnh

to¸n.

Chóng t«i ®· tiÕn hµnh hÖ thèng ho¸ kÕt cÊu c¸c hÖ thèng hiÖn ®ang sö dông réng r·i

trªn «t« cïng víi phÇn tÝnh to¸n thiÕt kÕ, c¶i tiÕn vµ kiÓm nghiÖm cña chóng. Ch−¬ng tr×nh

tæng hîp c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n hiÖn ®−îc sö dông l©u nay, hÖ thèng ho¸ vµ x©y dùng phÇn

tÝnh to¸n cã giao diÖn b»ng tiÕng ViÖt dÔ ®äc, dÔ hiÓu ®Ó cã thÓ sö dông mét c¸ch dÔ dµng

vµ tiÖn lîi. Ch−¬ng tr×nh cña chóng t«i còng x©y dùng víi h−íng më, nghÜa lµ tuy ch−a tÝnh

- 4 -

to¸n triÖt ®Ó mét sè côm phøc t¹p, mét sè kÕt cÊu míi, nh−ng chóng ta cã thÓ dÔ dµng vµ

nhanh chãng më réng ®Ó kÕt nèi víi ch−¬ng tr×nh cho hoµn thiÖn h¬n.

Ch−¬ng tr×nh ®· tæng hîp vµ x©y dùng c¸c phÇn ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ, kiÓm

nghiÖm mét sè hÖ thèng trªn «t« cã giao diÖn b»ng tiÕng ViÖt øng dông trªn nÒn phÇn mÒm

Matlab:

- X©y dùng thuËt to¸n vµ ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®éng lùc häc «t«.

- X©y dùng thuËt to¸n vµ ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n hÖ thèng phanh (phanh dÇu, dÉn ®éng

c¬ khÝ, c¬ khÝ cã trî lùc lo¹i ch©n kh«ng kÕt hîp thuû lùc).

- X©y dùng thuËt to¸n vµ ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n hÖ thèng treo (treo phô thuéc víi bé

phËn ®µn håi lo¹i nhÝp vµ gi¶m chÊn thuû lùc).

- X©y dùng thuËt to¸n vµ ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n hÖ thèng l¸i (c¬ cÊu l¸i lo¹i trôc vÝt -

ªcu bi, dÉn ®éng l¸i c¬ khÝ cã trî lùc).

- X©y dùng thuËt to¸n vµ ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n hÖ thèng ly hîp (c¬ cÊu ly hîp lo¹i ma

s¸t kh« 1 ®Üa, 2 ®Üa, dÉn ®éng c¬ khÝ cã trî lùc).

- X©y dùng thuËt to¸n vµ ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n khung «t«.

C¸c phÇn mÒm x©y dùng ®−îc ®· ®−îc c«ng bè trªn mét sè héi nghÞ chuyªn ngµnh vµ

®−îc øng dông trong qu¸ tr×nh ®µo t¹o c¸c c«ng nghÖ míi cho c¸c kü s− vµ kü thuËt viªn t¹i

C«ng ty «t« Sµi Gßn (7/2004).

Nh÷ng phÇn mÒm chuyªn dông cã thÓ dïng lµm c¬ së ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ nghiªn

cøu s©u nh÷ng qu¸ tr×nh phøc t¹p cña c¸c hÖ thèng trªn «t«, còng nh− lµm tµi liÖu cho c¸c

c¸n bé chuyªn ngµnh. Nh÷ng néi dung cÇn tiÕp tôc lµ më réng hoµn thiÖn c¸c qu¸ tr×nh thiÕt

kÕ c¸c côm, hÖ thèng phøc t¹p h¬n, tiÕn hµnh thö nghiÖm vµ chÕ t¹o c¸c côm trªn «t« còng

nh− thö nghiÖm tæng thÓ «t« ®Ó hiÖu chØnh cho hoµn thiÖn h¬n.- Héi nghÞ KH quèc tÕ vÒ

C«ng nghÖ «t« cho ViÖt Nam (ICAT' 2002) th¸ng 10/2002.

Trung t©m ph¸t triÓn C«ng nghÖ ¤ t«

Dù ¸n KC.05.DA.13

- 5 -

Môc lôc

Trang

Lêi nãi ®Çu......................................................................................................................3

Môc lôc ............................................................................................................................5

Ch−¬ng I. TÝnh to¸n ®éng lùc häc «t« ............................................................9

I. §Æt vÊn ®Ò.....................................................................................................................9

1.1. Tæng qu¸t..................................................................................................................9

1.2. NhiÖm vô ..................................................................................................................9

II. C¸c b−íc tÝnh to¸n..................................................................................................9

2.1. X©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh tèc ®é ngoµi cña ®éng c¬ ................................................9

2.2. X©y dùng c¸c chØ tiªu ®éng lùc häc cña «t«...........................................................10

2.2.1. X¸c ®Þnh chØ tiªu vÒ c«ng suÊt ........................................................................10

2.2.2. X¸c ®Þnh vÒ chØ tiªu lùc kÐo............................................................................11

2.2.3. X¸c ®Þnh chØ tiªu vÒ nh©n tè ®éng lùc häc......................................................11

2.2.4. X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng t¨ng tèc cu¶ «t« ................................................................11

III. S¬ ®å thuËt to¸n...................................................................................................13

IV. X©y dùng ch−¬ng tr×nh cã giao diÖn tiÕng ViÖt.......................................16

V. KÕt luËn .....................................................................................................................21

Ch−¬ng II. TÝnh to¸n hÖ thèng phanh.............................................................22

I. §Æt vÊn ®Ò...................................................................................................................22

1.1. Tæng qu¸t................................................................................................................22

1.2. Ph©n lo¹i hÖ thèng phanh........................................................................................22

1.3. NhiÖm vô ................................................................................................................25

II. C¸c b−íc tÝnh to¸n................................................................................................26

2.1. Bµi to¸n thiÕt kÕ ......................................................................................................26

2.1.1. TÝnh m« men phanh cÇn thiÕt sinh ra ë c¸c c¬ cÊu phanh...............................26

2.1.2. TÝnh to¸n c¬ cÊu phanh ...................................................................................27

2.1.3. TÝnh to¸n dÉn ®éng phanh...............................................................................29

2.1.4. TÝnh bÒn...........................................................................................................31

2.2. Bµi to¸n kiÓm nghiÖm.............................................................................................32

2.2.1. TÝnh lùc t¸c dông lªn c¬ cÊu phanh.................................................................32

2.2.2. TÝnh m« men phanh t¸c dông lªn c¸c c¬ cÊu phanh .......................................34

2.2.3. TÝnh lùc phanh tæng céng t¸c dông lªn c¸c c¬ cÊu phanh...............................35

- 6 -

2.2.4. KiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña hÖ thèng ................................................35

2.2.5. TÝnh bÒn mét sè chi tiÕt quan träng cña hÖ thèng...........................................36

2.2.6. KiÓm tra c¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ phanh ...............................................37

III. S¬ ®å thuËt to¸n...................................................................................................39

3.1. S¬ ®å thuËt to¸n tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng phanh.................................................39

3.2. S¬ ®å thuËt to¸n tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm hÖ thèng phanh .......................................43

IV. X©y dùng ch−¬ng tr×nh cã giao diÖn tiÕng ViÖt.......................................47

V. KÕt luËn .....................................................................................................................59

Ch−¬ng III. TÝnh to¸n hÖ thèng treo ..............................................................60

I. §Æt vÊn ®Ò...................................................................................................................60

1.1. Tæng qu¸t................................................................................................................60

1.2. Ph©n lo¹i hÖ thèng treo ...........................................................................................60

1.3. NhiÖm vô ................................................................................................................62

II. C¸c b−íc tÝnh to¸n................................................................................................63

2.1. Bµi to¸n thiÕt kÕ ......................................................................................................63

2.1.1. TÝnh c¸c th«ng sè dao ®éng cña b¸nh xe ........................................................63

2.1.2. TÝnh to¸n bé phËn ®µn håi...............................................................................65

2.1.3. TÝnh to¸n bé phËn gi¶m chÊn ..........................................................................69

2.2. Bµi to¸n kiÓm nghiÖm.............................................................................................72

2.2.1. TÝnh chÝnh x¸c ®é cøng vµ ®é vâng cña khèi nhÝp..........................................72

2.2.2. TÝnh bÒn nhÝp .................................................................................................73

2.2.3. KiÓm tra l¹i ®é ªm dÞu cña hÖ thèng treo........................................................73

2.2.4. TÝnh bÒn vµ tÝnh nhiÖt gi¶m chÊn ...................................................................73

III. S¬ ®å thuËt to¸n...................................................................................................74

3.1. S¬ ®å thuËt to¸n tÝnh to¸n thiÕt kÕ bé phËn ®µn håi hÖ thèng treo .........................74

3.2. S¬ ®å thuËt to¸n tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm bé phËn ®µn håi hÖ thèng treo ................77

3.3. S¬ ®å thuËt to¸n tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm bé phËn gi¶m chÊn hÖ thèng treo............80

IV. X©y dùng ch−¬ng tr×nh cã giao diÖn tiÕng ViÖt.......................................82

V. KÕt luËn .....................................................................................................................94

Ch−¬ng IV. TÝnh to¸n hÖ thèng l¸i ..................................................................95

I. §Æt vÊn ®Ò...................................................................................................................95

1.1. Tæng qu¸t................................................................................................................95

1.2. Ph©n lo¹i hÖ thèng l¸i .............................................................................................95

1.3. NhiÖm vô ................................................................................................................97

- 7 -

II. C¸c b−íc tÝnh to¸n................................................................................................98

2.1. Bµi to¸n thiÕt kÕ ......................................................................................................98

2.1.1. TÝnh to¸n ®éng häc dÉn ®éng l¸i ....................................................................98

2.1.2. X¸c ®Þnh m«men c¶n quay vßng.....................................................................99

2.1.3. Chän tØ sè truyÒn ............................................................................................99

2.1.4. TÝnh to¸n c¬ cÊu l¸i ......................................................................................100

2.1.5. TÝnh to¸n dÉn ®éng l¸i ..................................................................................102

2.2. Bµi to¸n kiÓm nghiÖm...........................................................................................104

2.2.1. KiÓm tra ®éng häc dÉn ®éng l¸i ...................................................................104

2.2.2. X¸c ®Þnh m«men c¶n quay vßng...................................................................104

2.2.3. TÝnh to¸n tØ sè truyÒn ...................................................................................104

2.2.4. TÝnh bÒn c¸c chi tiÕt trong hÖ thèng..............................................................105

III. S¬ ®å thuËt to¸n.................................................................................................108

3.1. S¬ ®å thuËt to¸n tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng l¸i ....................................................108

3.2. S¬ ®å thuËt to¸n tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm hÖ thèng l¸i ...........................................112

IV. X©y dùng ch−¬ng tr×nh cã giao diÖn tiÕng ViÖt.....................................116

V. KÕt luËn ...................................................................................................................127

Ch−¬ng V. TÝnh to¸n hÖ thèng ly hîp ..........................................................128

I. §Æt vÊn ®Ò.................................................................................................................128

1.1. Tæng qu¸t..............................................................................................................128

1.2. Ph©n lo¹i hÖ thèng ly hîp .....................................................................................128

1.3. NhiÖm vô ..............................................................................................................131

II. C¸c b−íc tÝnh to¸n..............................................................................................132

2.1. Bµi to¸n thiÕt kÕ ....................................................................................................132

2.1.1. X¸c ®Þnh m«men ma s¸t cña ly hîp ..............................................................132

2.1.2. X¸c ®Þnh kÝch th−íc c¬ b¶n cña ly hîp .........................................................132

2.1.3. TÝnh c«ng tr−ît vµ c«ng tr−ît riªng...............................................................133

2.1.4. TÝnh to¸n hÖ thèng dÉn ®éng ly hîp .............................................................134

2.1.5. TÝnh bÒn mét sè chi tiÕt ®iÓn h×nh.................................................................135

2.2. Bµi to¸n kiÓm nghiÖm...........................................................................................139

2.2.1. X¸c ®Þnh lùc Ðp lªn ®Üa ma s¸t ......................................................................139

2.2.2. X¸c ®Þnh m«men ma s¸t cña ly hîp ..............................................................140

2.2.3. X¸c ®Þnh hÖ sè dù tr÷ cña ly hîp...................................................................140

2.2.4. KiÓm tra c«ng tr−ît vµ kiÓm tra c«ng tr−ît riªng..........................................140

- 8 -

2.2.5. KiÓm tra hµnh tr×nh bµn ®¹p vµ lùc bµn ®¹p..................................................140

2.2.6. TÝnh bÒn mét sè chi tiÕt cña hÖ thèng ...........................................................141

III. S¬ ®å thuËt to¸n.................................................................................................142

3.1. S¬ ®å thuËt to¸n tÝnh to¸n thiÕt kÕ ly hîp .............................................................142

3.2. S¬ ®å thuËt to¸n tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm ly hîp....................................................145

IV. X©y dùng ch−¬ng tr×nh cã giao diÖn tiÕng ViÖt.....................................148

V. KÕt luËn ...................................................................................................................158

Ch−¬ng VI. TÝnh to¸n khung «t«.....................................................................159

I. §Æt vÊn ®Ò.................................................................................................................159

1.1. Tæng qu¸t..............................................................................................................159

1.2. Môc ®Ých...............................................................................................................159

1.3. Gi¶ thiÕt tÝnh to¸n .................................................................................................159

II. C¸c b−íc tÝnh to¸n..............................................................................................160

2.1. X¸c ®Þnh c¸c t¶i träng ®Æt lªn khung....................................................................160

2.2. TÝnh c¸c ph¶n lùc t¹i vÞ trÝ l¾p ®Æt hÖ thèng treo ..................................................160

2.3. VÏ biÓu ®å néi lùc t¸c dông lªn khung,

x¸c ®Þnh vÞ trÝ nguy hiÓm chÞu lùc tæng hîp lín ..................................................161

2.4. KiÓm tra bÒn uèn khung t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm ..................................................161

2.5. KiÓm tra bÒn xo¾n khung .....................................................................................162

III. S¬ ®å thuËt to¸n.................................................................................................164

IV. X©y dùng ch−¬ng tr×nh cã giao diÖn tiÕng ViÖt.....................................166

V. KÕt luËn ...................................................................................................................170

KÕt luËn ......................................................................................................................171

Tµi liÖu tham kh¶o ................................................................................................172

- 9 -

Ch−¬ng I. TÝnh to¸n ®éng lùc häc «t«

I. §Æt vÊn ®Ò

1.1. Tæng qu¸t

§éng c¬ ®−îc coi lµ nguån ®éng lùc chÝnh ®Ó xe cã thÓ chuyÓn ®éng trªn ®−êng. Bëi vËy ®Ó

cã thÓ kh¶o s¸t mét chiÕc «t« nµo, nhiÖm vô ®Çu tiªn lµ ph¶i kh¶o s¸t kh¶ n¨ng ®éng lùc häc

cña chiÕc xe ®ã. Mét chiÕc «t« cã t¶i träng x¸c ®Þnh, ®Ó cã thÓ ch¹y æn ®Þnh trªn mét lo¹i

®−êng x¸ nhÊt ®Þnh th× tr−íc hÕt ph¶i cã ®ñ c«ng suÊt vµ m«men kÐo do ®éng c¬ ph¸t ra.

Ngoµi ra, viÖc ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng ®éng lùc kh¸c cña «t« nh− thêi gian, qu·ng ®−êng t¨ng

tèc, v.v... lµ mét trong nh÷ng c«ng viÖc hÕt søc cÇn thiÕt.

Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®éng lùc häc «t« lµ mét c«ng t¸c ®Çu tiªn ®Ó ®¸nh gi¸ chiÕc xe ®ã. Bëi

vËy trong ch−¬ng nµy chóng t«i xin tr×nh bµy mét c¸ch tæng hîp c¸ch thøc x©y dùng c¸c lý

thuyÕt vµ ch−¬ng tr×nh øng dông ®Ó tÝnh to¸n ®éng lùc häc «t«.

1.2. NhiÖm vô

Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®éng lùc häc cña «t« nh»m tho¶ m·n c¸c nhiÖm vô sau:

- X©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh tèc ®é ngoµi cña ®éng c¬. C«ng viÖc nµy nh»m ®¸nh gi¸ ®−îc

c«ng suÊt vµ m«men xo¾n cña ®éng c¬ cã ®¶m b¶o ®−îc cho «t« chuyÓn ®éng ®−îc trong

c¸c ®iÒu kiÖn ®Þnh tr−íc hay kh«ng.

- TÝnh to¸n c¸c chØ tiªu ®éng lùc häc. §©y lµ qu¸ tr×nh ®¸nh gi¸ c¸c chØ tiªu ®éng lùc cña

®éng c¬ l¾p ®Æt trªn «t« trong ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng cho tr−íc, tõ ®ã cã thÓ ®¸nh gi¸ ®−îc

chÊt l−îng ®éng lùc häc cña «t«.

II. C¸c b−íc tÝnh to¸n:

Qui tr×nh tÝnh to¸n ®éng lùc häc «t« gåm c¸c b−íc sau:

- X©y dùng ®−êng tèc ®é ngoµi cña ®éng c¬

- TÝnh to¸n c¸c chØ tiªu ®éng lùc häc cña «t«:

+ TÝnh to¸n chØ tiªu vÒ c«ng suÊt

+ TÝnh to¸n chØ tiªu vÒ lùc kÐo

+ TÝnh to¸n chØ tiªu vÒ nh©n tè ®éng lùc häc khi ®Çy t¶i vµ t¶i thay ®æi

+ TÝnh to¸n kh¶ n¨ng t¨ng tèc cña «t«: gia tèc, thêi gian t¨ng tèc, qu·ng ®−êng t¨ng tèc.

2.1. X©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh tèc ®é ngoµi cña ®éng c¬

C¸c sè liÖu cho tr−íc lµ th«ng sè xe, th«ng sè ®éng c¬, vËn tèc cùc ®¹i cña xe, c¸c ®iÒu kiÖn

chuyÓn ®éng, tõ ®ã chóng ta ph¶i x©y dùng ®−îc ®−êng ®Æc tÝnh ngoµi (c«ng suÊt, m« men

xo¾n) cña ®éng c¬ ®ã.

C«ng suÊt cña ®éng c¬ Ne lµ mét hµm cña sè vßng quay ne theo c«ng thøc:

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎣

⎡

⎟

⎟

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛ − ⎟

⎟

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

+⎟

⎟

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛ =

3

N

e

2

N

e

N

e

e e max n

n

c

n

n b

n

n

N N a (m· lùc) (1.1)

M« men xo¾n cña ®éng c¬ lµ mét hµm cña sè vßng quay:

- 10 -

e

e

e n

N

M = 716,2 (kGm) (1.2)

Trong ®ã:

Nemax : C«ng suÊt cùc ®¹i cña ®éng c¬

a, b, c : Lµ c¸c hÖ sè thùc nghiÖm

§éng c¬ x¨ng: a = b = c = 1

§éng c¬ ®iezel 4 kú: a = 0,5; b = 1,5; c = 1

§éng c¬ ®iezel 2 kú: a = 0,87; b = 1,13; c = 1

ne: sè vßng quay cña ®éng c¬, ne biÕn thiªn tõ nemin ®Õn nemax (vßng/phót)

nN : Sè vßng quay øng víi c«ng suÊt lín nhÊt cña ®éng c¬

Tõ ®ã ta x©y dùng ®−îc c¸c ®−êng Ne(ne) vµ Me(ne)

2.2. X©y dùng c¸c chØ tiªu ®éng lùc häc cña «t«

2.2.1. X¸c ®Þnh chØ tiªu vÒ c«ng suÊt

- C«ng suÊt kÐo ë b¸nh xe chñ ®éng ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

Nk = Ne . ηt

(m· lùc) (1.3)

Trong ®ã: ηt

lµ hiÖu suÊt truyÒn lùc

- Sè vßng quay cña ®éng c¬ øng víi vËn tèc cùc ®¹i:

b

0 hn max

V 0,377.r

i i V

n = (vßng/phót) (1.4)

i0: tØ sè truyÒn cña truyÒn lùc chÝnh

ihn: tØ sè truyÒn ë tay sè cao nhÊt

Vmax: vËn tèc cùc ®¹i cña «t« (km/h)

rb: b¸n kÝnh lµm viÖc trung b×nh cña b¸nh xe (m)

rb = λ1.r0 (m) (1.5)

λ1: hÖ sè kÓ ®Õn sù biÕn d¹ng cña lèp. λ1 = 0,93 - 0,95.

r0: b¸n kÝnh thiÕt kÕ cña b¸nh xe. r0 = (Bl

+ dl

/2) (m)

B1: chiÒu réng lèp

dl

: ®−êng kÝnh vµnh b¸nh xe

- VËn tèc chuyÓn ®éng cña «t« ë c¸c sè truyÒn ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

o hm

b e

m i .i

r .n

V = 0,377. (km/h) (1.6)

Trong ®ã:

m: chØ sè truyÒn ®ang tÝnh (m = 1÷n)

n: sè cÊp sè tiÕn cña hép sè

- 11 -

ne: sè vßng quay cña ®éng c¬, ne biÕn thiªn tõ nemin ®Õn nemax (vßng/phót) (nemax = nV)

Tõ ®ã chóng ta x©y dùng ®−îc ®å thÞ biÓu diÔn c«ng suÊt kÐo cña ®éng c¬ theo vËn tèc

chuyÓn ®éng cña xe ë tõng tay sè.

2.2.2. X¸c ®Þnh vÒ chØ tiªu lùc kÐo:

- Lùc kÐo tiÕp tuyÕn Pk t¹i b¸nh xe chñ ®éng ë tay sè thø m ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

b

e hm o t

km

r

M .i .i . P η = (kG) (1.7)

Trong ®ã:

Me: M« men xo¾n cña trôc khuûu ®éng c¬ (kGm)

ηt

: HiÖu suÊt cña hÖ thèng truyÒn lùc

Tõ ®ã chóng ta x©y dùng ®−îc ®å thÞ biÓu diÔn lùc kÐo theo vËn tèc chuyÓn ®éng cña xe ë

tõng tay sè.

- TÝnh lùc c¶n kh«ng khÝ Pω ë mçi tay sè theo vËn tèc:

(kG) 13

K.F.V P

2

m

ω = (1.8)

Trong ®ã:

K: HÖ sè c¶n kh«ng khÝ (kGs2

/m4

)

¤t« du lÞch: K = 0,02 - 0,035

¤t« t¶i: K = 0,06 - 0,07

F: DiÖn tÝch c¶n chÝnh diÖn cña «t« (m2

)

F = B . H (m2

) (1.9)

Vm: VËn tèc cña «t« ë mçi tay sè (km/h)

B: ChiÒu réng c¬ së cña «t« (m)

H: chiÒu cao toµn bé cña «t« (m)

2.2.3. X¸c ®Þnh chØ tiªu vÒ nh©n tè ®éng lùc häc:

- Nh©n tè ®éng lùc häc ë tay sè thø m ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

G

P - P

D km wm

m = (1.10)

Tõ ®ã chóng ta x©y dùng ®−îc ®å thÞ biÓu diÔn nh©n tè ®éng lùc häc theo vËn tèc chuyÓn

®éng cña xe ë tõng tay sè.

2.2.4. X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng t¨ng tèc cu¶ «t«

a. X¸c ®Þnh gia tèc:

- Gia tèc ë tay sè thø m cña «t« khi ch¹y trªn ®−êng b»ng ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

im

m

m δ

(D - f)g j = (m/s2

) (1.11)

Trong ®ã :

- 12 -

jm: Gia tèc cña «t« khi chuyÓn ®éng ë tay sè thø m

f: HÖ sè c¶n l¨n cña ®−êng

g: Gia tèc träng tr−êng g = 9,81 m/s2

.

δim: HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh h−ëng cña c¸c khèi l−îng chuyÓn ®éng quay

δim = 1,04 + 0,05 2

hm i (1.12)

Tõ ®ã chóng ta x©y dùng ®−îc ®å thÞ biÓu diÔn gia tèc theo vËn tèc chuyÓn ®éng cña xe ë

tõng tay sè.

b.X¸c ®Þnh thêi gian t¨ng tèc:

Thêi gian t¨ng tèc ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

∫ =

2

1

V

V

dv

j

1

t (gi©y) (1.13)

Thêi gian t¨ng tèc ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch tÝch ph©n ®å thÞ 1/j(v).

Ta cã thÓ x¸c ®Þnh thêi gian t¨ng tèc t b»ng ph−¬ng ph¸p tÝnh gÇn ®óng nh− sau:

- Chia kho¶ng vËn tèc vmin ÷ 0,95 vmax thµnh k kho¶ng.

- TÝnh diÖn tÝch mçi kho¶ng n»m d−íi ®−êng cong 1/j theo c«ng thøc:

2

1/ j 1/ j . 3,6

v v

t i 1 i i 1 i

i

− − ∆ = + + (s) (1.14)

v: vËn tèc chuyÓn ®éng cña xe (km/h)

- TÝnh thêi gian t¨ng tèc theo c«ng thøc:

∑=

= ∆

k

i 1

i t t (s) (1.15)

c. X¸c ®Þnh qu·ng ®−êng t¨ng tèc

Qu·ng ®−êng t¨ng tèc ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

∫ =

2

1

V

V

S vdt (m) (1.16)

Qu·ng ®−êng t¨ng tèc ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch tÝch ph©n ®å thÞ t(v)

Ta cã thÓ x¸c ®Þnh qu·ng ®−êng t¨ng tèc S b»ng ph−¬ng ph¸p tÝnh gÇn ®óng nh− sau:

- Chia kho¶ng vËn tèc vmin ÷ 0,95 vmax thµnh k kho¶ng.

- TÝnh diÖn tÝch mçi kho¶ng n»m d−íi ®−êng cong t theo c«ng thøc:

2.3,6

v v S (t t ). i 1 i

i i 1 i

− ∆ = − +

+ (s) (1.17)

v: vËn tèc chuyÓn ®éng cña xe (km/h)

- TÝnh qu·ng ®−êng t¨ng tèc theo c«ng thøc:

∑=

= ∆

k

i 1

S Si (s) (1.18)

- 13 -

III. S¬ ®å thuËt to¸n

H×nh 1.3. S¬ ®å l«gÝc thuËt to¸n tÝnh to¸n ®éng lùc häc «t«

Víi tr×nh tù c¸c b−íc tÝnh to¸n ®éng lùc häc «t« nh− ë phÇn II, chóng t«i ®−a ra s¬ ®å thuËt

to¸n cña bµi to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng ly hîp trªn h×nh 1.3.

Trong s¬ ®å trªn cã c¸c khèi ch−¬ng tr×nh thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng sau:

B¾t ®Çu

NhËp d÷ liÖu

KÕt thóc

X©y dùng ®−êng

®Æc tÝnh ngoµi cña

®éng c¬

Xem kÕt qu¶

X¸c ®Þnh chØ tiªu

c«ng suÊt

X¸c ®Þnh chØ tiªu

lùc kÐo

NhËp d÷ liÖu

chung cña xe

NhËp d÷ liÖu

cña ®éng c¬

NhËp d÷ liÖu ®iÒu

kiÖn chuyÓn ®éng

X¸c ®Þnh chØ tiªu

nh©n tèc ®éng lùc häc

X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng

t¨ng tèc cña «t«

Gia tèc «t« Thêi gian

t¨ng tèc

Qu·ng ®−êng

t¨ng tèc

- 14 -

3.1. C¸c khèi nhËp d÷ liÖu:

C¸c khèi nµy thùc hiÖn chøc n¨ng lùa chän phÇn nhËp d÷ liÖu tÝnh to¸n. Cã 3 khèi nhËp d÷

liÖu lµ nhËp d÷ liÖu cña xe, d÷ liÖu ®éng c¬, c¸c vµ d÷ liÖu tham kh¶o vÒ ®iÒu kiÖn chuyÓn

®éng, bao gåm:

C¸c th«ng sè kü thuËt «t«

- Lo¹i xe (con hay t¶i)

- Träng l−îng toµn bé cña « t«

- ChiÒu réng c¬ së cña «t«

- ChiÒu cao toµn bé cña «t«

- VËn tèc chuyÓn ®éng lín nhÊt cña «t«

- KÝch th−íc lèp

- Tû sè truyÒn cña truyÒn lùc chÝnh.

- Tû sè truyÒn cña c¸c tay sè trong hép sè chÝnh

- HiÖu suÊt truyÒn lùc

C¸c th«ng sè ®éng c¬:

- Lo¹i ®éng c¬ (x¨ng, ®iezen 2 kú, 4 kú)

- C¸c hÖ sè tÝnh to¸n (hÖ sè L©y®Ðcman)

- C«ng suÊt cùc ®¹i cña ®éng c¬ /sè vßng quay øng víi c«ng suÊt cùc ®¹i

- M«men xo¾n cùc ®¹i/ sè vßng quay øng víi m«men xo¾n cùc ®¹i

- Sè vßng quay tèi thiÓu cña ®éng c¬

C¸c ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng:

- Gia tèc träng tr−êng

- HÖ sè c¶n l¨n cña ®−êng

- Gãc dèc cùc ®¹i cho phÐp cña mÆt ®−êng.

- HÖ sè c¶n kh«ng khÝ

- HÖ sè kÓ ®Õn sù biÕn d¹ng cña lèp

3.2. Khèi x©y dùng ®−êng ®Æc tÝnh ngoµi cña ®éng c¬:

Khèi nµy thùc hiÖn viÖc tÝnh to¸n c«ng suÊt, m«men xo¾n cña ®éng c¬ theo sè vßng quay vµ

vÏ ®å thÞ ®Æc tÝnh ngoµi.

3.3. Khèi x¸c ®Þnh chØ tiªu c«ng suÊt:

Khèi nµy thùc hiÖn viÖc tÝnh to¸n c«ng suÊt vµ vÏ ®å thÞ c«ng suÊt øng víi vËn tèc chuyÓn

®éng cña xe ë tõng tay sè.

3.4. Khèi x¸c ®Þnh chØ tiªu lùc kÐo:

Khèi nµy thùc hiÖn viÖc tÝnh to¸n lùc kÐo tiÕp tuyÕn ë b¸nh xe chñ ®éng vµ vÏ ®å thÞ lùc kÐo

øng víi vËn tèc chuyÓn ®éng cña xe ë tõng tay sè.

3.5. Khèi x¸c ®Þnh chØ tiªu nh©n tè ®éng lùc häc:

- 15 -

Khèi nµy thùc hiÖn viÖc tÝnh to¸n nh©n tè ®éng lùc häc vµ vÏ ®å thÞ nh©n tè ®éng lùc häc

øng víi vËn tèc chuyÓn ®éng cña xe ë tõng tay sè.

3.6. C¸c khèi x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng t¨ng tèc:

Gåm cã 3 khèi thµnh phÇn lµ khèi x¸c ®Þnh gia tèc, thêi gian t¨ng tèc vµ qu·ng ®−êng t¨ng

tèc ®Ó thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc:

- TÝnh to¸n gia tèc vµ vÏ ®å thÞ gia tèc øng víi vËn tèc chuyÓn ®éng cña xe ë tõng tay sè.

- TÝnh to¸n thêi gian vµ vÏ ®å thÞ thêi gian t¨ng tèc cña xe øng víi vËn tèc chuyÓn ®éng.

- TÝnh to¸n qu·ng ®−êng vµ vÏ ®å thÞ qu·ng ®−êng t¨ng tèc cña xe øng víi vËn tèc chuyÓn

®éng.

3.7. Khèi xem kÕt qu¶

Sau khi ®· tÝnh to¸n vµ kiÓm tra c¸c chØ tiªu ®éng lùc häc, khèi nµy sÏ thÓ hiÖn c¸c kÕt qu¶

tÝnh to¸n vµ c¸c ®å thÞ thÓ hiÖn ®Æc tÝnh ®éng lùc häc cña «t«.

3.8. KÕt luËn

Sau khi ®· hoµn thµnh tÝnh to¸n thiÕt kÕ, chóng ta ®−a ra kÕt luËn vÒ chÊt l−îng ®éng lùc häc

cña xe, trªn c¬ së ®ã cã thÓ ®¸nh gi¸ hoÆc chän ®éng c¬ l¾p cho xe ®ã.

- 16 -

IV. X©y dùng ch−¬ng tr×nh cã giao diÖn tiÕng ViÖt

Trªn c¬ së s¬ ®å thuËt to¸n cho bµi to¸n tÝnh to¸n ®éng lùc häc «t«, chóng t«i tiÕn hµnh x©y

dùng ch−¬ng tr×nh cã giao diÖn b»ng tiÕng ViÖt ®Ó thùc hiÖn c¸c thao t¸c nµy mét c¸ch trùc

quan trªn m¸y tÝnh. Ch−¬ng tr×nh ®−îc viÕt trªn nÒn ng«n ng÷ lËp tr×nh øng dông Matlab

5.3. Khi lùa chän tÝnh to¸n ®éng lùc häc tõ ch−¬ng tr×nh tæng thÓ, ban ®Çu sÏ cã menu th«ng

b¸o cho phÐp ng−êi dïng b¾t ®Çu thùc hiÖn bµi to¸n tÝnh ®éng häc:

H×nh 1.4.1. Menu chÝnh

NÕu bÊm chän "TiÕp tôc" sÏ ®−a ra menu ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®éng lùc häc «t«. Chän

"Tho¸t" ®Ó quay trë l¹i ch−¬ng tr×nh tæng thÓ toµn bé c¸c hÖ thèng trªn «t«.

4.1. Ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®éng lùc häc

Khi lùa chän "TiÕp tôc" tõ menu chÝnh sÏ ch¹y phÇn ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®éng lùc häc cã

giao diÖn nh− sau:

H×nh 1.4.2. Menu chÝnh "TÝnh to¸n ®éng lùc häc «t«"