BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ TOYOTA FORTUNER 2 7v 4x2 AT

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ TOYOTA FORTUNER 2 7v 4x2 AT Thông số ban đầu,phương pháp tính và chọn thông số 1.1.1 Những dữ liệu cho theo thiết kế phác thảo Loại xe : SUV Tải trọng : Toàn tải: 2500 (kg) Không tải: 1875 (kg) V max : 175 (kmh) = 48,61 (ms) f min : 2 2 min min 0 0 .(1 ) 0,015.(1 ) 0,015 1500 1500 v f f = + = + = f max : 2 2 ax max 0 48,61 .(1 ) 0,015.(1 ) 0,039 1500 1500 m v f f = + = + = i max : max i = 0 (xét xe chạy trên đường bằng nên không có độ dốc) Hệ số bám : 0,8 (Hệ số bám trên bê tông nhựa khô ϕ= 0,7~0,8) Xe tham khảo : Ta chọn xe tham khảo: Toyota Fortuner 2.7V 4x2 AT Loại hệ thống truyền lực: Động cơ đặt trước cầu sau chủ động (4x2) Loại động cơ: 2TRFE 2.7L Đặc điểm : số xylanh 4 kiểu thẳng hàng Dung tích công tác (Vh): 2694 (dm 3 ) Công suất lớn nhất (Ne max ):122HP (90,9754 kW) tại: 5200 vgph Mômen lớn nhất (Me max ): 245 Nm tại: 4000 vgph Tỉ số nén: 10,2 Kích thước: Chiều rộng cơ sở của ô tô (B): 1,545(m) Chiều cao toàn bộ của ô tô (H): 1,835(m) Cỡ lốp: Lốp trước: 26565R17 Lốp sau: 26565R17

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Số: 04

Họ và tênHS-SV :

Lớp :ĐH

Giáo viên hướng dẫn:Th.S Chu Đức Hùng

NỘI DUNG TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Xe tham khảo: TOYOTA FORTUNER 2.7V 4x2 AT

PHẦN THUYẾT MINH

1./ Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của ô tô

2/ Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô

3/ Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học của ô tô

4/ Xây dựng đồ thị tăng tốc của ô tô

5/ Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô

6/ Xây dựng đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô

Ngày giao đề : …1/11/2021….Ngày hoàn thành : ………2021……

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Chu Đức Hùng

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Bảng thể hiện momen và công suất động cơ 10

Bảng 2 Bảng công suất ô tô tại bánh xe chủ động 14

Bảng 3 Bảng giá trị lực kéo tại mỗi tay số 16

Bảng 4 Bảng tính giá trị lực cản với mỗi tay số 17

Bảng 5.Bảng nhân tô động lực học 18

Bảng 6 Bảng nhân tố động lực học theo điều kiện bám 18

Bảng 7 Bảng giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số 21

Bảng 8 Bảng giá trị 1/j ứng với từng tay số 22

Bảng 9 Bảng giá trị về độ giảm tốc độ khi chuyển số 25

Bảng 10 Thời gian và quãng đường tăng tốc 26

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Đồ thị thể hiện đường đặc tính ngoài của động cơ 10

Hình 2 Đồ thị cân bằng công suất tại bánh xe chủ động 15

Hình 3 Đồ thị cân bằng lực kéo 17

Hình 4 Đồ thị nhân tố động lực học 19

Hình 5 Đồ thị gia tốc của ô tô 21

Hình 6 Đồ thị gia tốc ngược của ô tô 23

Hình 7 Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc 26

s

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 3

MỤC LỤC 4

TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ CÓ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ 5

1.1 Thông số ban đầu,phương pháp tính và chọn thông số 5

1.1.1 Những dữ liệu cho theo thiết kế phác thảo 5

1.1.2 Những thông số chọn và tính chọn 6

1.2 Tính chọn động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ 8

1.2.1 Xác định N Vmax của động cơ ở chế độ vân tốc cực đại Vmax của ô tô 8

1.2.2 Chọn động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ 8

1.3 Tính và chọn tỷ số truyền của cầu chủ động 11

1.4 Tính và chọn tỷ số truyền của hộp số 11

1.4.1 Tỷ số truyền ở tay số 1 11

1.4.2 Tỉ số truyền các tay số trung gian: 12

1.4.3 Tay số lùi 12

1.5 Xây dựng đồ thị cân bằng công suất 13

1.5.1 Phương trình cân bằng công suất của ô tô 13

1.6 Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo 15

1.6.1 Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô 15

1.7 Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học 18

1.7.1 Đồ thị nhân tố động lực học 18

1.7.2 Đồ thị nhân tố động lực học với tải trọng thay đổi 20

1.8 Xây dựng đồ thị đặc tính tăng tốc 20

1.8.1 Đồ thị gia tốc của ô tô 20

1.8.2 Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô 23

KẾT LUẬN 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ CÓ HỆ THỐNG

TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ

1.1 Thông số ban đầu,phương pháp tính và chọn thông số

1.1.1 Những dữ liệu cho theo thiết kế phác thảo

0 (1 ) 0, 015.(1 ) 0, 015

48, 61 (1 ) 0, 015.(1 ) 0, 039

m

v

imax :imax = 0 (xét xe chạy trên đường bằng nên không có độ dốc)

Hệ số bám : 0,8 (Hệ số bám trên bê tông nhựa khô ϕ= 0,7~0,8)

Xe tham khảo :

Ta chọn xe tham khảo: Toyota Fortuner 2.7V 4x2 AT

Loại hệ thống truyền lực: Động cơ đặt trước cầu sau chủ động (4x2)

Loại động cơ: 2TR-FE 2.7L

Đặc điểm : số xylanh 4 kiểu thẳng hàng

Dung tích công tác (Vh): 2694 (dm3

) Công suất lớn nhất (Nemax):122HP (90,9754 kW) tại: 5200 [vg/ph]

Mômen lớn nhất (Memax): 245 [Nm] tại: 4000 [vg/ph]

- Tỉ số nén: 10,2

Kích thước:

- Chiều rộng cơ sở của ô tô (B): 1,545(m)

- Chiều cao toàn bộ của ô tô (H): 1,835(m)

Cỡ lốp:

- Lốp trước: 265/65R17

- Lốp sau: 265/65R17

∗Tính chọn trọng lượng toàn bộ của ô tô

Trọng lượng xe đầy tải: G a =G0+A.n+G c (kG)

Trong đó:

+A là trọng lượng trung bình của 1 hành khách Ta chọn A= 60 (kG)

+n là số chỗ ngồi Ở đây n = 7 (người)

→G a=G0+A.n+G c= 1875+ 7.60 +50 = 2345 (kG)= 23004,45 (N)

∗Sự phân bố tải trọng động của ô tô ra các trục bánh xe khi đầy tải

Ta sử dụng xe có 01 cầu chủ động (cầu sau)

Trong đó : +B – chiều rộng cơ sở của ô tô (m)

+H – chiều cao toàn bộ của ô tô (m) +m – hệ số điền đầy, chọn theo loại ô tô:

(Đối với ô tô con và ô tô tải nhẹ : m= 0,90 ~ 0,95)

 Chọn m= 0,9

∗Hiệu suất của hệ thống truyền lực, được chọn theo loại ô tô

- Đối với ô tô con và tải nhẹ: t = 0,85÷0,90

- Đối với ô tô tải nặng và khách: t =0,83÷0,85

- Đối với ô tô nhiều cầu chủ động: t =0,75÷0,80

=> Chọn t = 0,9

∗ Tính chọn lốp xe:

Ta chọn cầu trước có 02 bánh, cầu sau có 02 bánh

Trọng lượng được đặt lên mỗi bánh xe:

1

m = 60%.G a=>G1 =G a m1 = 6901,34 (N)

2

m = 40%.G a=>G2 =G a m2 = 4600,89 (N)

Từ đó, ta chọn lốp như sau:

Chọn lốp có áp suất cao cho cầu trước

Chọn lốp có áp suất cao cho cầu sau

+Các thông số hình học bánh xe cầu trước và sau:

b) Xây dựng đường đặc tính ngoài lý tưởng

∗Điểm có toạ độ ứng với vận tốc cực đại:

- Theo xe tham khảo, ta chọn sơ bộ các thông số sau:

Tỉ số truyền cầu chủ động : i0 = max

i V

i r

30.4,51.48, 61

.1 5720 0,365

∗Điểm có toạ độ ứng với công suất cực đại:

+ n N là số vòng quay động cơ ứng với công suất cực đại (N emax )

+ Vì động cơ sử dụng là động cơ xăng , nên theo lý thuyết, ta có: n N =n V= 5200 (v/p)

+ Các hệ số a= 1 ; b= 1 ; c= 1 khi chọn động cơ xăng

- Đặt λ = 𝑛𝑒

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

Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ xăng)

∗Điểm bắt đầu làm việc của bộ điều tốc: N emax= 5200 (v/p)

*Xây dựng đường đặc tính ngoài lý tưởng cho động cơ:

λ Ne(kW) Me(N.m) ne(v/p)

Bảng 1 Bảng thể hiện momen và công suất động cơ

Sau khi tính toán và xử lí số liệu ta xây dựng được đồ thị đường đặc tính ngoài với công suất Ne (kW) và mômen xoắn Me (N.m):

Hình 1 Đồ thị thể hiện đường đặc tính ngoài của động cơ

(vòng/phút)

Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Me(N.m) Ne(kW)

G r

  

1 max 0

.

1.4.2 Tỉ số truyền các tay số trung gian:

Theo yêu cầu sử dụng đối với xe Fortuner 2.7V, ta chọn hộp số có 6 số tiến, một

số lùi, tỉ số truyền phân bố theo dãy cấp số nhân

Khi tỷ số truyền ở số 6 là số truyền thẳng có ihn= 1

1,171

h n hn

i q

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:

2 2 1

2,17

1, 86 1,17

h h

i i

h h

i i

h h

i i

h h

i i

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

Vậy ta có các tay số sau:

1.5 Xây dựng đồ thị cân bằng công suất

1.5.1 Phương trình cân bằng công suất của ô tô

N =N +N N +N N +N +N Trong đó:

+N e - công suất của động cơ

+N r =N e(1 − t) - công suất tiêu hao do ma sát trong hệ thống truyền lực

+N f = f G V .cos  / 1000 - công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn(kW)

+N i =GVsin  /1000 - công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc (kW)

N =KFV - công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí (kW)

+N j = (G g/ ) / 1000 i J V - công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính (kW) +N mK =P V mK /1000 - công suất tiêu hao để thắng lực cản ở moóc kéo(kW)

+N0 = 0,1047.M0.n /10000 - công suất tiêu hao do các bộ phận thu công suất(kW) Trong điều kiện đường bằng xe chạy ổn định, không kéo moóc và không trích công suất, sự cân bằng công suất được tính:

W

N =N +N +N +N =N +N Trong đó:

+N d =N0N iN j+N mK là công suất dự dung để leo dốc, truyền công suất ô tô làm việc ở các giá trị này

+N K : Công suất kéo của ô tô ở bánh xe chủ động được tính:

W

3 Wi

Bảng 2 Bảng công suất ô tô tại bánh xe chủ động

Xét trên đồ thị Nk = f(v), ta dựng đồ thị tổng Nc theo bảng trên

Xét ô tô chạy trên đường thẳng: N c = N f +NW

Hình 2 Đồ thị cân bằng công suất tại bánh xe chủ động

1.6 Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo

1.6.1 Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô

.pc t

b

i i C

r



Điều kiện chuyển động: xe chạy trên đường bằng(α=0), đầy tải, không kéo

moóc, không trích công suất

.

e h t k

b

M i i P

Dựa vào công thức tính Pk và vận tốc ở từng tay số ta có bảng tính giá trị lực kéo ở mỗi tay số:

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

0.10 14.46 265.58 520.00 2.03 6419.16 2.37 5486.46 0.20 30.78 282.64 1040.00 4.05 6831.40 4.74 5838.80 0.30 48.16 294.82 1560.00 6.08 7125.86 7.11 6090.48 0.40 65.80 302.13 2080.00 8.11 7302.53 9.48 6241.48 0.50 82.92 304.57 2600.00 10.13 7361.42 11.86 6291.82 0.60 98.71 302.13 3120.00 12.16 7302.53 14.23 6241.48 0.70 112.37 294.82 3640.00 14.19 7125.86 16.60 6090.48 0.80 123.12 282.64 4160.00 16.21 6831.40 18.97 5838.80 0.90 130.15 265.58 4680.00 18.24 6419.16 21.34 5486.46 1.00 132.67 243.65 5200.00 20.27 5889.14 23.71 5033.45 1.10 129.88 216.85 5720.00 22.29 5241.33 26.08 4479.77

2.77 4689.28 3.25 4007.94 3.80 3425.59 4.40 2953.42 5.55 4990.43 6.49 4265.33 7.60 3645.58 8.81 3143.09 8.32 5205.54 9.74 4449.18 11.39 3802.71 13.21 3278.57 11.10 5334.60 12.98 4559.49 15.19 3897.00 17.62 3359.86 13.87 5377.62 16.23 4596.26 18.99 3928.42 22.02 3386.95 16.65 5334.60 19.48 4559.49 22.79 3897.00 26.43 3359.86 19.42 5205.54 22.72 4449.18 26.58 3802.71 30.83 3278.57 22.19 4990.43 25.97 4265.33 30.38 3645.58 35.24 3143.09 24.97 4689.28 29.21 4007.94 34.18 3425.59 39.64 2953.42 27.74 4302.10 32.46 3677.01 37.98 3142.74 44.05 2709.56 30.52 3828.87 35.70 3272.53 41.77 2797.04 48.45 2411.51

Bảng 3 Bảng giá trị lực kéo tại mỗi tay số

Phương trình cân bằng lực cản Pc: Pc = Pf + PW

Xét ô tô đi trên đường bằng và không có gió: P c = f G +K F v 2

Xét f = f0 khi v ≤ 22 m/s Xét thấy vận tốc cực đại của xe là 48,61 m/s

Suy ra:

2

0 (1 ) 1500

v

f = f + với f0 = 0,015 – 0,02 Ta chọn f0 = 0,015

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

Pφ = G2.mk2.φ

Bảng 4 Bảng tính giá trị lực cản với mỗi tay số

Từ bảng 3 và bảng 4 ta có đồ thị cân bằng lực kéo:

Hình 3 Đồ thị cân bằng lực kéo

- Nhận xét:

+ Trục tung biểu diễn Pk , Pf , Pw Trục hoành biểu diễn vận tốc (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

- Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc độ chuyển

động v của ôtô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính tốc độ ngoài, D

= f(v)

Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:

ne Me Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5 Tay số 6

V1 D1 V2 D2 V3 D3 V4 D4 V5 D5 V6 D6 520.00 265.58 2.03 0.28 2.37 0.24 2.77 0.20 3.25 0.17 3.80 0.15 4.40 0.13 1040.00 282.64 4.05 0.30 4.74 0.25 5.55 0.22 6.49 0.19 7.60 0.16 8.81 0.14 1560.00 294.82 6.08 0.31 7.11 0.26 8.32 0.23 9.74 0.19 11.39 0.16 13.21 0.14 2080.00 302.13 8.11 0.32 9.48 0.27 11.10 0.23 12.98 0.20 15.19 0.17 17.62 0.15 2600.00 304.57 10.13 0.32 11.86 0.27 13.87 0.23 16.23 0.20 18.99 0.17 22.02 0.15 3120.00 302.13 12.16 0.32 14.23 0.27 16.65 0.23 19.48 0.20 22.79 0.17 26.43 0.15 3640.00 294.82 14.19 0.31 16.60 0.26 19.42 0.23 22.72 0.19 26.58 0.16 30.83 0.14 4160.00 282.64 16.21 0.30 18.97 0.25 22.19 0.22 25.97 0.18 30.38 0.16 35.24 0.14 4680.00 265.58 18.24 0.28 21.34 0.24 24.97 0.20 29.21 0.17 34.18 0.15 39.64 0.13 5200.00 243.65 20.27 0.26 23.71 0.22 27.74 0.19 32.46 0.16 37.98 0.14 44.05 0.12 5720.00 216.85 22.29 0.23 26.08 0.19 30.52 0.17 35.70 0.14 41.77 0.12 48.45 0.10

Bảng 5.Bảng nhân tô động lực học

Nhân tố động học theo điều kiện bám được xác định như sau :

Dựa vào kết quả bảng tính, ta dựng dược đồ thị :

Hình 4 Đồ thị nhân tố động lực học

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:

+ Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau :

Ψ ≤ D ≤ Dφ

Vùng giới hạn giữa đường cong Dφ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực học là vùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > Dφ trong giới hạn nhất định có thể dùng đường đặc tính cục bộ của động cơ để chống trượt quay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra

1.7.2 Đồ thị nhân tố động lực học với tải trọng thay đổi

Khi ô tô chuyển động với tải trọng thay đổi, đặc tính động lực học cũng sẽ thay đổi, có thể áp dụng đồ thị tia để khảo sát, đồ thị tia này được xây dựng về phía bên trái đồ thị D, các tia có góc nghiêng ở góc toạ độ với:

x x

G D tg

 = =

-α – góc nghiêng của tia ứng với số phần tram tải trọng sử dụng so với tải định mức của xe

-D và D x - nhân tố động lực học của ô tô ở tải định mức G t và ở tải G tx

-G x - trọng lượng của ô tô ở tải G tx:G x =G0+G tx

-G tx - tải trọng của ô tô

1.8 Xây dựng đồ thị đặc tính tăng tốc

1.8.1 Đồ thị gia tốc của ô tô

Gia tốc của ô tô khi chuyển động không ổn định được tính như sau:

= − (thêm giải thích các só liệu, chọn  = fmin )

Khi tính gia tốc trên đường bằng(đường không có độ dốc, i=0);  = f

Khi xe chuyển động với vận tốc v > 22 m/s thì 0.(1 )

Tay số 2

V2 2.37 4.74 7.11 9.48 11.86 14.23 16.60 18.97 21.34 23.71 26.08 D2 0.24 0.25 0.26 0.27 0.27 0.27 0.26 0.25 0.24 0.22 0.19 f2 0.015 0.015 0.016 0.016 0.016 0.017 0.018 0.019 0.020 0.021 0.022 J2 1.822 1.945 2.032 2.081 2.095 2.071 2.011 1.915 1.781 1.611 1.405

Tay số 3

V3 2.77 5.55 8.32 11.10 13.87 16.65 19.42 22.19 24.97 27.74 30.52 D3 0.20 0.22 0.23 0.23 0.23 0.23 0.23 0.22 0.20 0.19 0.17 f3 0.015 0.015 0.016 0.016 0.017 0.018 0.019 0.020 0.021 0.023 0.024 J3 1.601 1.710 1.785 1.827 1.837 1.813 1.756 1.667 1.544 1.388 1.199

Tay số 4

V4 3.25 6.49 9.74 12.98 16.23 19.48 22.72 25.97 29.21 32.46 35.70 D4 0.17 0.19 0.19 0.20 0.20 0.20 0.19 0.18 0.17 0.16 0.14 f4 0.015 0.015 0.016 0.017 0.018 0.019 0.020 0.022 0.024 0.026 0.028 J4 1.390 1.485 1.549 1.584 1.589 1.564 1.509 1.425 1.310 1.166 0.992

Tay số 5

V5 3.80 7.60 11.39 15.19 18.99 22.79 26.58 30.38 34.18 37.98 41.77 D5 0.15 0.16 0.16 0.17 0.17 0.17 0.16 0.16 0.15 0.14 0.12 f5 0.015 0.016 0.016 0.017 0.019 0.020 0.022 0.024 0.027 0.029 0.032 J5 1.195 1.276 1.329 1.356 1.356 1.328 1.274 1.193 1.084 0.949 0.787

Tay số 6

V6 4.40 8.81 13.21 17.62 22.02 26.43 30.83 35.24 39.64 44.05 48.45 D6 0.13 0.14 0.14 0.15 0.15 0.15 0.14 0.14 0.13 0.12 0.10 f6 0.015 0.016 0.017 0.018 0.020 0.022 0.025 0.027 0.031 0.034 0.038 J6 1.027 1.096 1.139 1.158 1.151 1.120 1.064 0.983 0.877 0.746 0.590

Bảng 7 Bảng giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

Từ kết quả bảng tính ta xây dựng đồ thị gia tốc của ô tô

Hình 5 Đồ thị gia tốc của ô tô

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500