BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ HUYNDAI UNIVERSITY 47 CHỖ

BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ -    -

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Tên đề tài: Tính toán sức kéo ô tô

Loại ô tô: ô tô du lịch Tải trọng/Số chỗ ngồi: 47 Vận tốc chuyển động cực đại: 140 Km/h

Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: max = 0,45

Xe tham khảo: Hyundai Universe Luxury

Sinh viên: LẠI ĐẮC VIỆT Lớp: Cơ khí ô tô 3

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 3

1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe 3

1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn 5

1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô 6

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 8

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 8

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 10

2.2.1 Tỷ số truyền lực chính 11

2.2.2 Tỷ số của hộp số 11

2.3 Xây dựng đồ thị 14

2.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô 14

2.3.2 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của động cơ 16

2.3.3 Đồ thị nhân tố động lực học 18

2.3.4 Xác định khả năng tăng tốc của ô tô - xây dựng đồ thị gia tốc 20

2.3.5 Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc - quãng đường tăng tốc 22

KẾTLUẬN……… ……… …29

TÀI IỆU THAM KHẢO……… ……… 30

Lời Nói Đầu

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở của chuyên ngành cơ khí Học lí thuyết ô tô giúp sinh viên có lượng kiến thức cơ bản về việc thiết kế tính toán của ô tô , giúp cho ô tô chuyển động ổn định an toàn với mọi người.Vì vậy môn lí thuyết ô tô rất quan trọng đối với sinh viên chuyên ngành cơ khí.

Bài tập lớn lí thuyết ô tô là một phần môn học, qua sự học hỏi trau dồi kiến thức khi kiến thúc môn học , em đã vận dụng hiểu biết qua việc học vào làm bài tập lớn.

Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :

- CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

- CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Vũ Văn Tấn và thầy Đào Mạnh Hùng Bộ môn cơ khí ôtô – Đại học Giao Thông Vận Tải.

Sinh viên thực hiện

Hình 1.1 Tuy n hình ô tôế

– Các kích th ướ ơ ả c c b n:

B ng 1.1 Thông s c a xeả ố ủ

1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn:

a) Thông số theo thiết kế phác thảo:

– Loại động cơ: Diesel, 4 kỳ, 6 xilanh thẳng hàng, tăng áp, làm mát băng nước

– Dung tích công tác: Vc = 11,149 (cc)

– Công suất tối đa: Pmax = 290(PS)

– nN = 2700 ()

– Mômen xoắn tối đa: Mmax = 1100 (N.m)

Nghĩa là : B=11 inch , d= 22,5 inch

Với B : Chiều rộng mặt cạnh của lốp

- Diện tích cản chính diện:

F = B0.H0 =2,495*3,340= 8,33

- Công thức bánh xe: 4x2

1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô.

- Xe Huyndai Universe Luxury 47 chỗ:

- Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 15500 (kG) =155000 (N)

- Phân bố trọng lượng đối với xe ô tô khách chuyển động trên đường tốt

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ [1]:

- Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của các đại lượng công suất, mômen và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ Các đường đặc tính này gồm:

+ Đường công suất: Ne = f(ne)

+ Đường mômen xoắn : Me = f(ne)

+ Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : ge = f(ne)

- Ne = (Ne)max (*) (2.1)

- Đặt λ = với động cơ diesel không hạn chế tốc độ có (λ = 0.9)

Chọn λ = 1 (đối với động cơ diesel)

→ (Ne)max = = (**) (2.2)

+ Động cơ diesel : a =0,5 , b=1,5 , c=1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm) + vmax = 140 ()

 vmax = 140* = 38,89 () + Nev = (2.3)

G = 15500 (kG) =155000(N)

 vmax = 38,89 () > 22 () Vậy hệ số cản lăn f được tính:

- Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài:

+ Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức ledeman)

- Các thông số nN; Ne ; Me đã có công thức tính

- Cho λ = với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1

- Kết quả tính được ghi ở bảng:(Bảng 2.1)

Me (N.m) Ne (kW)Hình 2.1: Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

- Nhận xét :

 Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sau :

là :

Nemax = 1*Nemax = 1*414,98 = 414,98 (kW)

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực [1]:

- Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực :

itl = i0 ih (2.6)

Trong đó : + itl – tỷ số truyền của HTTL

+ i0 – tỷ số truyền của truyền lực chính

+ ih – tỷ số truyền của hộp số

2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính.

- Được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyển động với vận tốc lớn nhất ở tay số cao nhất của hộp số [1]

- Ta có:

i0 = 0,105 (2.7)Trong đó: + rbx = 0,531 (m)

+ ne max – số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất

+ vmax = 38,89 (m/s) – tốc độ lớn nhất của ôtô+ ihc = 1 – tỷ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số+ ipc = 1– tỷ số truyền của hộp phân phối chính

 i0 = 0,105* = 3,87

a Tỷ số truyền của tay số 1.

– Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đẩm bảo khắc phục đượclực cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động

– Theo điều kiện chuyển động, ta có:

Pk max Pψ max + PW (2.8)

 Pk max – lực kéo lớn nhất của động cơ

 Pψ max – lực cản tổng cộng của đường

 PW – lực cản không khí– Khi ôtô chuyển động ở tay số 1 thì vận tốc nhỏ nên có thể bỏ qua lực cản không khí PW [1]

Trong đó: + mk – hệ số lại tải trọng (mk =1)

+ Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8 : đường tốt) + rk – bán kính động học của xe

 = 9

 Chọn ih1 = 7,23

b Tỷ số truyền của các tay số trung gian:

– Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo ‘cấp số nhân’

– Công bội được xác định theo biểu thức:[1]

q = (2.10)Trong đó: + n – số cấp trong hộp số (n = 5)

+ ih1 – tỷ sô truyền của tay số 1 (ih1 = 7,23)

+ ihn - tỷ số truyền của tay số cuối cùng trong hộp số (ih5 = 1)

 q = = 1,64– Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số được xác định theo công thức sau:[1]

ihi = = (2.11)

Trong đó: ihi – tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số (i= 1; 2;…; n-1)

– Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:

+ Tỷ số truyền của tay số 2: ih2 = = = 4,41

+ Tỷ số truyền của tay số 3: ih3 = = = 2,69

+ Tỷ số truyền của tay số 4: ih4 = = = 1,64

+ Tỷ số truyền của tay số 5: ih5 = 1,00

– Tỷ số truyền của tay số lùi: ihl = 1,2ih1 = 1,29,04 = 8,676

– Kiểm tra tỷ số truyền của tay số lùi theo điều kiện bám:

c Tỷ số truyền của các tay số

Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 2.2 Tỉ số truyền của mỗi tay số

Tỷ số

2.3.Xây dựng đồ thị.

2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô.

- Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô: [1]

Pk = Pf + Pi + Pj + Pw (2.12)Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động

Pki = = (2.13) + Pf – lực cản lăn Pf = G.f = G.f (do = 0) (2.14)

+ Pi – lực cản lên dốc Pi = G.= 0 (do = 0) (2.15)

+ Pj – lực quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)

Pj = j (2.16) + Pw – lực cản không khí Pw = K.F.v2

- Vận tốc ứng với mỗi tay số

(2.17)

Lập bảng tính Pk với từng tỉ số truyền:

Bảng 2.3 Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

Ne(kW) Me(N.m) ne(v/f) Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5

26,53 938,30 270,00 0,54 42025,77 0,88 25633,98 1,44 15636,14 2,36 9532,82 3,88 5812,6963,00 1114,23 540,00 1,07 49905,60 1,76 30440,35 2,88 18567,92 4,73 11320,22 7,76 6902,57106,94 1260,84 810,00 1,61 56472,13 2,64 34445,66 4,32 21011,07 7,09 12809,72 11,63 7810,81155,85 1378,13 1080,00 2,15 61725,35 3,52 37649,90 5,77 22965,59 9,46 14001,32 15,51 8537,39207,25 1466,09 1350,00 2,68 65665,27 4,40 40053,09 7,21 24431,48 11,82 14895,03 19,39 9082,33258,65 1524,74 1620,00 3,22 68291,88 5,28 41655,21 8,65 25408,73 14,19 15490,83 23,27 9445,63307,56 1554,06 1890,00 3,75 69605,18 6,15 42456,27 10,09 25897,36 16,55 15788,73 27,14 9627,27351,49 1554,06 2160,00 4,29 69605,18 7,03 42456,27 11,53 25897,36 18,91 15788,73 31,02 9627,27387,97 1524,74 2430,00 4,83 68291,88 7,91 41655,21 12,97 25408,73 21,28 15490,83 34,90 9445,63414,50 1466,09 2700,00 5,36 65665,27 8,79 40053,09 14,41 24431,48 23,64 14895,03 38,89 9082,33Phương trình cân bằng ực cản Pc.

1500

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 0.00

 Trục tung biểu diễn Pk , Pf , Pw Trục hoành biểu diễn v (m/s)

 Dạng đồ thị lực kéo của ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) của đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

 Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổng lực cản là lực kéo dư (Pkd) dùng để tăng tốc hoặc leo dốc

 Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:

2.3.2.Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô

– Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động:[1]

Nk = Nf + Ni + Nj + NW (2.21) – Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức:

Nki = Ne (2.22)

-Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng

Bảng 2.5 Công suất của ô tô

Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị theo bảng trên:

– Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:[1]

D phi f

m/s

Hình 2.4: Đồ thị nhân tố động lực học ô tô

- Nhận xét:

 Dạng của dồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự như dạng đồ thị lực kéo Pk

= f(v); nhưng ở những vân tốc lớn thì đường cong dốc hơn

 Khi chuyển động ở vùng tốc độ v > vth i (tốc độ vth i ứng với Di max ở từng tay số) thì ôtô chuyển động ổn định, vì trong trường hợp này thì sức cản chuyển động tăng, tốc độ ôtô giảm và nhân tố động lực học D tăng Ngược lại, vùng tốc độ v < vth i là vùng làm việckhông ổn định ở từng tay số của ôtô

 Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max ở tay số thấp nhất biểu thị khả năng khắcphục sức cản chuyển động lơn nhất của đường: D1 max = ψmax

- Vùng chuyển động không trượt của ôtô:

 Cũng tương tự như lực kéo, nhân tố động lực học cũng bị giới hạn bởi điều kiện bám của các bánh xe chủ động với mặt đường

 Nhân tố động học theo điều kiện bám Dφ được xác định như sau:[1]

2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc

- Biểu thức tính gia tốc :[1]

J = g (2.28)

- Khi ôtô chuyển động trên đường bằng (a = 0) thì:[1]

 Ji = g (2.29)Trong đó: + Di – giá trị nhân tố động lực học ở tay số thứ i tương ứng với tốc độ

vi đã biết từ đồ thị D = f(v);

+ f, i – hệ số cản lăn và độ dốc của đường;

+ ji – gia tốc của ôtô ở tay số thứ i

+ là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay:[1]

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì f=f0

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì f=f0*(1+)

- Lập bảng tính toán các giá trị ji theo vi ứng với từng tay số:(Bảng 2.10)

Bảng 2.10 Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

m/s

Hình2.5: Đồ thị gia tốc ôtô

- Nhận xét:

 Gia tốc cực đại của ôtô lớn nhất ở tay số một và giảm dần đến tay số cuối cùng

 Tốc độ nhỏ nhất của ôtô vmin = 0,54 (m/s) tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ nhất của động cơ nmin = 270 (vòng/phút)

 Trong khoảng vận tốc từ 0 đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, khi đó, li hợp trượt và bướm ga mở dần dần

+ Ở tốc độ vmax = 38,89 (m/s) thì jv = 0, lúc đó xe không còn khả năng tăng tốc.+ Do ảnh hưởng của δj mà j2 (gia tốc ở tay số 2) > j1 (gia tốc ở tay số 1)

2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc

2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược

- Biểu thức xác định thời gian tăng tốc:

Từ CT: j = → dt = dv

- Thời gian tăng tốc của ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 sẽ là:[1]

t = dv (2.31)

+ ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2

+ ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị = f(v); v = v1 ; v = v2 vàtrục hoành của đồ thị gia tốc ngược

 Thời gian tăng tốc toàn bộ:

n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax)

- Tại j=0 → Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax = 0,95*38,89 = 36,95 (m/s)

- Lập bảng tính giá trị theo v:(Bảng 2.11)

Bảng 2.11 Giá trị 1/j ứng với từng tay số

Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị = f(v):

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 0.00

 Xác định Vimax theo phương pháp giải tích:

Từ đồ thị 1/j ta có thể tìm được các giao điểm bằng việc tính vận tốc tại thời điểm chuyển số(Vmax)

Ta có: tại vị trí Vmax1

 => = (1)Với + D = (2)

+ f = (3) +

Mặt khác:

 (4)

Từ (1), (2), (3), (4) ta có phương trình sau giao điểm sau:

Thay số vào phương trình ta được

V1max= 5,36 (m/s) Tính toán tương tự cho các lần chuyển số tiếp theo ta có các vận tốc lần lượt như sau:

 V1max= 5,36 (m/s)

 V2max= 8,79 (m/s)

 V3max= 14,41 (m/s)

 V4max= 23,64 (m/s)

a Thời gian tăng tốc

D a vào hình dáng c a đ th gia t c ng ự ủ ồ ị ố ượ c ta có th i đi m chuy n t s th p ờ ể ể ừ ố ấ sang s cao là t i V ố ạ max c a t ng tay s ủ ừ ố

1

1

v

v v v

in n v

Ta có : Si = – với phần diện tích giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t = t1 ; t =

t2 và trục tung đồ thị thời gian tăng tốc

2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô

- Có xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyển số

+ Sự mất mát về tốc độ khi chuyển số sẽ phụ thuộc vào trình độ người lái, kết cấu của hộp số và loại động cơ đặt trên ôtô

+ Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 2s

(Với người lái có trình độ kém thì thời gian chuyển số có thể cao hơn từ 25 ÷ 40%)

- Tính toán sự mất mát tốc độ trong thời gian chuyển số (giả thiết: người lái xe có trình

độ thấp và thời gian chuyển số giữa các tay số là khác nhau):[1]

Δv = (m/s) (2.33)Trong đó: + f – hệ số cản lăn của đường f = f0

+ g – gia tốc trọng trường (g = 10 [m/s2]) + t – thời gian chuyển số [s]

+ δj = 1 + 0,05.[1 + ()2.(ip)2]

Từ công thức trên ta có bảng sau

Bảng 2.12 Độ giảm vận tốc khi sang số

Khi làm xong bài tập lớn và kết thúc môn lí thuyết ô tô , giúp cho sinh viên trau dồi

về việc tính toán thiết kế hơn cho ô tô , giúp ô tô đạt hiệu quả và sự ổn định tốt nhất.