BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ ALTIS 1.8E MT 2018

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ ALTIS 1.8E MT 2018 Xác định các kích thước cơ bản của xe. Ba hình chiếu của xe Toyota Altis 1.8 MT. – Các kích thước cơ bản: STT Thông số Ký hiệu Kích thước Đơn vị 1 Chiều dài toàn bộ L0 4620 mm 2 Chiều rộng toàn bộ B0 1775 mm 3 Chiều cao toàn bộ H0 1460 mm 4 Chiều dài cơ sở L 2700 mm 5 Vết bánh trước B1 1515 mm 6 Vết bánh sau B2 1775 mm 7 Khoảng sáng gầm xe H1 130 mm 10 Vận tốc tối đa Vmax 185 kmh Link tham khảo : https:muabannhanhoto.comthongsokythuattoyotaaltis201845380 https:toyotahungvuong.com.vnxetoyotatoyotaaltisaltis201918emtthongsokythuattoyotacorollaaltis201818emt?fbclid=IwAR3WVM2IFd7zViOQKUPaPuRz9X693M4tOSJYJoU6zkjGKlYfwEwEecND7o 4 1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn: a) Thông số theo thiết kế phác thảo: – Loại động cơ: động cơ xăng, 4 xylanh 1,8L thẳng hàng; dual VVTI ( 2ZRFE) – Dung tích công tác: Vc = 1798 (cc) – Công suất tối đa: Pmax = 138 (mã lực) = 103 (kW) – nN = 6400 (

MÔN LÝ THUYẾT Ô TÔ -    -

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Tên đề tài:

Tính toán động lực học xe Toyota Altis 1.8E MT 2018

Nhóm sinh viên: 07 Lớp: ĐH 20211AT6022003

Người hướng dẫn: Chu Đức Hùng

Hà Nội 2021

Mục lục

Mục lục 1

Lời Nói Đầu 2

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: 4

1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 6

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 6

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

2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính 10

2.2.2, Tỷ số truyền của hộp số 10

2.3.Xây dựng đồ thị 12

2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô 12

2.3.2.Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô 15

2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 16

2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 18

2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc 20

2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược 20

2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 22

2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 24

2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc 26

KẾT LUẬN

Ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cũng như vận chuyển hành khách, hàng hóa Do đó ngành công nghiệp ôtô hiện nay đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế Vì vậy việc đào tạo kỹ sư trong ngành cũng hết sức quan trọng Trong khi đó môn học “ lý thuyết ôtô” chiếm vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành công nghệ ôtô Môn học

“ lý thuyết ôtô” cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản thuộc lĩnh vực lý thuyết ôtô liên quan tới sự phát triển của ngành ôtô trong sự đổi mới của đất nước hiện nay Đồng thời cũng đề cập đến những vấn đề liên quan đến sự phát triển kỹ thuật mới của ngành ôtô trên thế giới Sau khi học xong môn “ lý thuyết ôtô”, em được thầy giao nhiệm

vụ làm bài tập lớn môn học Qua bài tập lớn này giúp chúng em nắm được phương pháp tính toán thiết kế ôtô như: chọn công suất động cơ, xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ, xác định tỷ số truyền và thành lập đồ thị cần thiết để đánh giá chất lượng động lực học của ôtô, đánh giá các chỉ tiêu của ô tô sao cho năng suất là cao nhất với giá thành thấp nhất Đảm bảo khả năng làm việc ở các loại đường khác nhau, các điều kiện công tác khác nhau Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên công nghệ kỹ thuật ôtô

Quá trình tính toán kiểm nghiệm được sự giúp đỡ tận tình của thầy Chu Đức

Hùng , cùng với sự giúp đỡ của các thầy trong khoa, các bạn đã giúp em hoàn thành bài

tập môn học Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng nhưng không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy, các bạn để em hoàn thiện bài tập lớn của mình hơn và qua đó cũng rút ra được những kinh nghiệm quý giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình công tác và học tập sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe

Ba hình chiếu của xe Toyota Altis 1.8 MT

– Các kích thước cơ bản:

Link tham khảo :

https://muabannhanhoto.com/thong-so-ky-thuat-toyota-altis-2018/45380

ky-thuat-toyota-corolla-altis-2018-1-8e-

https://toyota-hungvuong.com.vn/xe-toyota/toyota-altis/altis-2019-1-8e-mt/thong-so-

mt?fbclid=IwAR3WVM2IFd7zViOQKUPaPuRz9X693M4tOSJYJoU6zkjGKl-YfwEwEecND7o

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

a) Thông số theo thiết kế phác thảo:

– Loại động cơ: động cơ xăng, 4 xylanh 1,8L thẳng hàng; dual VVT-I ( 2ZR-FE) – Dung tích công tác: Vc = 1798 (cc)

– Công suất tối đa: Pmax = 138 (mã lực) = 103 (kW)

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

- Xe Toyota Altis 1.8E MT 2018 5 chỗ:

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO

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

- 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)

𝑛 𝑁 với động cơ xăng không hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,2)

Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ xăng)

+ vmax = 185 (𝑘𝑚 ℎ⁄ )

 vmax = 185.1000

3600 = 51,39 (𝑚 𝑠⁄ ) + Nev = 1

• Hiệu suất truyền lực: ƞ𝑡𝑙 = 0,9

• Hệ số cản tổng cộng của đường ( chọn = 0,4)

→ Nev = 1

0,9[16300 0,041 51,39 + 0,25 2,0214 (51,39)3] = 114738 (W)

- 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)

Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ

 Memax= 218,7 (N.m)

• Trị số công suất Nemax ở trên chỉ là phần công suất động cơ dùng để khác phục các lực cản chuyển động Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng thêm phần công khắc phục các lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí … Vì vật phải chọn công suất lớn nhất là :

Nemax = 1,1*Nemax = 1,1*117,20 = 128,92 (N.m)

0.00 50.00

vòng/phút

Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Ne (kW)

Me (N.m)

- Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực :

itl = i0 ih ic ip

Trong đó : + itl – tỷ số truyền của HTTL

+ i0 – tỷ số truyền của truyền lực chính

+ ih – tỷ số truyền của hộp số

+ ic – tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng

+ ip – tỷ số truyền của hộp số phụ

- Thông thường, chọn ic = 1; ip = 1

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

- Ta có:

i0 = 0,105 𝑟𝑏𝑥 𝑛 𝑣

𝑖 ℎ𝑐 𝑖 𝑝𝑐 𝑣 𝑚𝑎𝑥 Trong đó: + rbx = 0,31725 (m)

+ ne max – số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất + vmax = 51,39 (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 = 0,105.0,295.6400

1.1.51,39 = 4,24

2.2.2 Tỷ số truyền của hộp số

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 được lực 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

• 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

+ 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

 𝑖ℎ1 ≤ 1.9780.0,8.0,295

218,6.5,25.0,9 = 2,98

 Chọn ih1 = 2,76

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:

+ ih1 – tỷ sô truyền của tay số 1 (ih1 = 2,76)

+ ihn - tỷ số truyền của tay số cuối cùng trong hộp số (ih6 = 1)

 q = √2,76

1

5

= 1,23

ihi =

𝑞 =

𝑞 𝑖−1

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 = 𝑖ℎ1

𝑞2−1 = 2,76

1,23 = 2,26 + Tỷ số truyền của tay số 3: ih3 = 𝑖ℎ1

𝑞 3−1 = 2,76

1,23 2 = 1,84 + Tỷ số truyền của tay số 4: ih4 = 𝑖ℎ1

𝑞 4−1 = 2,76

1,23 3 = 1,5 + Tỷ số truyền của tay số 5: ih5 = 𝑖ℎ1

𝑞5−1 = 2,76

1,234 = 1,23 + Tỷ số truyền của tay số 6: ih6 = 1,00

– Tỷ số truyền của tay số lùi: ihl = 1,2∗ih1 = 1,2∗2,76 = 3,312 (2)

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:

- Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô:

+ Pf – lực cản lăn Pf = G.f.cos 𝛼 = G.f (do 𝛼 = 0)

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

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

Pj = 𝐺

𝑔.𝛿𝑗.j + Pw – lực cản không khí Pw = K.F.v2

- Vận tốc ứng với mỗi tay số

Vi =2π.ne.𝑟𝑏𝑥

60.i0.ihi (b) Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với từng tỉ số truyền

Bảng 2.Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

1500

f V

f = f + f =0 0, 015 0, 02

- Lập bảng tính Pc, P𝜑

Bảng 3 Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số

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

- Nhận xét:

+ 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:

Nk = Nf + Ni + Nj + NW (tr 57) – Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức:

Nki = Ne.ŋ𝑡𝑙 (𝑣ớ𝑖 𝑣𝑖 = 0,105 𝑟𝑘.𝑛𝑒

𝑖 0 𝑖ℎ𝑖.𝑖 𝑝𝑐 ) (tr 57) – Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng:

Bảng 4 Công suất của ô tô

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

– Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

V(m/s) 0 18,60 22,79 27,93 34,22 41,94 51,39

Bảng 5 Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số

Hình 3 Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

ne(v/f) Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5 Tay số 6

Me(N.m) V1 D1 V2 D2 V3 D3 V4 D4 V5 D5 V6 D6

Bảng 7 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

Dựa vào kết quả bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học của ôtô

D phi f

+ 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 việc không 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 khắc phục 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:

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

+ δj là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

δj = 1+0.05(1+ihi²) (CT 1-37,tr41)

Ta có:

Bảng 8 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

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+ v²

1500)

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

Tay số 1

V1 1,69 3,38 5,07 6,76 8,45 10,14 11,83 13,52 15,22 16,91 18,60 D1 0,42 0,44 0,46 0,47 0,48 0,47 0,46 0,44 0,41 0,37 0,33 f1 0,015 0,015 0,015 0,015 0,016 0,016 0,016 0,017 0,017 0,018 0,018 j1 2,76 2,94 3,07 3,15 3,16 3,13 3,04 2,90 2,70 2,45 2,14

Tay số 2

V2 2,07 4,14 6,21 8,29 10,36 12,43 14,50 16,57 18,64 20,72 22,79 D2 0,34 0,36 0,38 0,39 0,39 0,38 0,37 0,35 0,33 0,30 0,26 f2 0,015 0,015 0,015 0,016 0,016 0,017 0,017 0,018 0,018 0,019 0,020 j2 2,45 2,61 2,73 2,79 2,80 2,76 2,67 2,54 2,35 2,11 1,82

Tay số 3

V3 2,54 5,08 7,62 10,15 12,69 15,23 17,77 20,31 22,85 25,39 27,93 D3 0,28 0,30 0,31 0,31 0,31 0,31 0,30 0,28 0,26 0,24 0,20 f3 0,015 0,015 0,016 0,016 0,017 0,017 0,018 0,019 0,020 0,021 0,023 j3 2,12 2,26 2,35 2,40 2,40 2,35 2,26 2,13 1,95 1,72 1,45

Tay số 4

V4 3,11 6,22 9,33 12,44 15,55 18,67 21,78 24,89 28,00 31,11 34,22 D4 0,23 0,24 0,25 0,25 0,25 0,25 0,24 0,22 0,20 0,18 0,15 f4 0,015 0,015 0,016 0,017 0,017 0,018 0,020 0,021 0,023 0,025 0,027 j4 1,79 1,90 1,97 2,00 1,99 1,94 1,84 1,70 1,52 1,30 1,03

Tay số 5

V5 3,81 7,62 11,44 15,25 19,06 23,52 26,69 30,50 34,31 38,12 41,94 D5 0,19 0,20 0,20 0,20 0,20 0,19 0,18 0,17 0,15 0,13 0,10 f5 0,015 0,016 0,016 0,017 0,019 0,021 0,022 0,024 0,027 0,030 0,033 J5 1,48 1,57 1,62 1,63 1,59 1,52 1,41 1,26 1,07 0,83 0,56 Tay số 6 V6 4,67 9,34 14,02 18,69 23,36 28,03 32,70 37,37 42,05 46,72 51,39

+ 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 = 51,39 (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 = 𝑑𝑣

𝑑𝑡 → dt = 1

𝑗.dv

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

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

t = ∫ 1

𝑗

𝑣 2

𝑣 1 dv (CT 1-66,tr61) + ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2

+ ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị 1

𝑗 = f(v); v = v1 ; v = v2

và trục hoành của đồ thị gia tốc ngược

 Thời gian tăng tốc toàn bộ: 𝑡𝑖 = ∑𝑛𝑖=1𝐹𝑖

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

Bảng 10 Giá trị 1/j ứng với từng tay số

Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị 1

𝑗 = f(v):

Hình 6 Đồ thị gia tốc ngược

2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô

❖ 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)

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

a Thời gian tăng tốc

Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang số cao là tại Vmax của từng tay số

1

1

v

v v v

j

− =

Tính gần đúng theo công thức:

in n v

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

= t1 ; t = t2 và trục tung đồ thị thời gian tăng tốc

 Quãng đường tăng tốc từ vmin ÷ vmax :

𝑆 = ∑ 𝐹𝑆𝑖

𝑛

𝑖=1

( ) 2

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 ÷

1500) + g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2]) + ∆t – thời gian chuyển số [s]