Bài tập lớn lý thuyết ô tô

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XX BÀI TẬP LỚN Môn LÝ THUYẾT Ô TÔ Sinh viên thực hiện x MSV x x x x x x x x x Lớp x Thầy giáo hướng dẫn x Hà Nội, 2022 Lời mở đầu Sau khi học xong học phần lý thuyết ô tô.

Lời mở đầu

Sau khi học xong học phần lý thuyết ô tô để hiểu rõ hơn về môn học, cũng nhưcủng cố kiến thức nhóm bắt tay vào làm bài tập lớn lý thuyết ô tô Để hiểu rõ hơn vềứng dụng của động cơ Twinpower Turbo I4 2.0L (B48) Nhóm chúng em thực hiện tìmhiểu và thu thập bộ số liệu về nguồn động lực và thông số của xe BMW 320i SportLine Plus 2020

Xin trân trọng giới thiệu với mọi người về BMW 320i Sport Line Plus thế hệthứ 7 Đây là phiên bản tầm trung của dòng 3-Series thế hệ mới vừa được THACO ramắt với việc sở hữu nhiều trang bị hiện đại nhận được rất nhiều sự quan tâm của ngườidùng Phiên bản này được “ cưng chiều “ hết mức khi được trang bị một loạt tiện nghingang ngửa với BMW 330i M-Sport cao cấp nhất Mẫu BMW 3 Series này sở hữuthiết kế ngoại thất thể thao và mạnh mẽ để có thể đứng vững trên thị trường xe sanghiện nay

Với ngoại thất được trang bị lưới tản nhiệt “quả thận” đặc trưng của thươnghiệu Đức nhưng được vuốt sang 2 bên đèn pha nhiều hơn, không còn “ cứng ” nhưphom thiết kế cũ.Gói trang bị ngoại thất Sport Line đem lại cho BMW 320i cản trướcthanh mảnh, thể thao hơn Ấn tượng đầu xe phải kể tới hệ thống đèn xe “đôi mắt”Angel Eyes quyến rũ dạng ống quá quen thuộc thu hút mọi ánh nhìn trên những mẫu

xe BMW Cặp đèn Adaptive LED này có khả năng tự động bật tắt và tích hợp đènchiếu sáng ban ngày Ngoại hình xe rất nổi bật nhờ các đường nét rắn rỏi và bộ lưới tảnnhiệt góc cạnh hơn.Tạo hình thiết kế đuôi xe gọn gàng được vuốt xuống tạo nên tổngthể cân đối và hoàn chỉnh nhưng vẫn rất sang trọng khi nhìn từ phía sau Đèn hậu xecông nghệ LED dạng ống với màu nền đỏ cùng phần đèn sương mù trắng phía saugiúp đuôi xe thêm phần ấn tượng thu hút mọi ánh nhìn khi di chuyển trên đường

Về nội thất bước vào bên trong, nội thất của BMW 320i ở thế hệ mới đã được

nâng cấp hiện đại hơn, dễ nhận nhất là vô-lăng 3 chấu có phần thon gọn hơn, cửa gióđiều hòa tạo hình đa giác thay vì hình thang Không gian trong xe sẽ tạo ngay sự ấntượng cho khách hàng ngay vì sự thoáng đãng và rộng rãi hàng đầu phân khúc nhờ lợithế kích thước tổng thể và chiều dài cơ sở lớn Nhìn chung, khoang cabin xe kết hợpđầy đủ yếu tố từ rộng rãi đến hiện đại và sang trọng trong từng chi tiết nhỏ nhất kếthợp với hệ thống đèn viền trong xe với 11 kiểu màu mang lại cảm giác thân thiện trong

xe Vô lăng được tích hợp đầy đủ các phím điều khiển chức năng (âm lượng, menu,điều khiển giọng nói, ga tự động Cruise Control) và có cả lẫy chuyển số – chi tiết màBMW 330i M Sport 2020 thủa mới về Việt Nam (2019) vẫn chưa có Ngoài ra cònthay đổi màu sắc tùy chế độ lái mang lại cảm giác phấn khích cho khách hàng

Phiên bản động cơ trên sản sinh công suất cực đại 184 mã lực tại dải vòng tua5.000 – 6.500 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 300 Nm tại dải vòng tua 1.350 –4.000 vòng/phút đi cùng hộp số tự động 8 cấp Với mô-men xoắn cực đại tăng thêm 30

Nm, BMW 320i chỉ mất 7,1 giây để tăng tốc từ 0 đến 100 km/h

Xe được trang bị hộp sô thể thao 8 cấp Steptronic chứ danh của BMW Đây làhộp số thể thao cho phép chuyển cấp số cao hơn và lái thoải mái hơn, nhờ vào hệthống bánh răng chia độ nhỏ và cự li vòng tua được rút ngắn Sự kết hợp giữa tiện nghituyệt đối cùng cảm giác năng động ấn tượng và tiết kiệm nhiên liệu Với hệ thốngkiểm soát khởi động Launch Control, chiếc BMW 320i tạo một ấn tượng là luôn sẵnsàng để di chuyển, thậm chí khi xe đang đứng yên

Mục Lục

Lời mở đầu 2

Mục Lục 3

Chương 1 Thiết kế sơ bộ 4

1.1 Các thông số phác thảo 4

1.2 Xác định các thông số ban đầu 4

1.2.1 Xác định các hệ số 4

1.2.2 Xác định hiệu suất của hệ thống truyền lực 5

1.2.3 Diện tích cản chính diện (F), hệ số cản khí động học (K) và nhân tố cản khí động học (W) 5

1.3 Trọng lượng trên ô tô 6

1.3.1 Xác định trọng lượng toàn bộ của Ô tô ( 6

1.3.2 Phân bố tải trọng (Ga) lên các dầm cầu của ô tô 6

1.4 Chọn lốp Ô tô 6

Chương 2 Chọn động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ 7

2.1 Chọn động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu 7

2.2 Xác định công suất cực đại của động cơ 7

2.3 Chọn động cơ 8

2.3.1 Chọn động cơ thực tế 8

2.3.2 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ 8

2.4 Tính tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 9

2.4.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0) 9

2.4.2 Xác định tỷ số truyền của hộp số và hộp số phụ 10

2.5 Cân bằng công suất Ô tô 12

2.6 Cân bằng lực kéo ô tô 14

2.7 Nhân tố động lực học 18

2.7.1 Công thức tính 18

2.7.2 Nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi 19

2.8 Khả năng tăng tốc của ô tô 20

Lời cảm ơn 25

TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Chương 1 Thiết kế sơ bộ

a Chủng loại Ô tô

Ô tô con: dùng để vận chuyển người với số chỗ 5 chỗ kể cả người điều khiển

b Tải trọng chuyên chở

Là khối lượng có ích mà Ô tô có thể chở được

c Vận tốc lớn nhất của Ô tô (V max )

Là tốc độ lớn nhất của Ô tô khi di chuyển trên mặđường nằm ngang mà đường

đó Ô tô không tăng tốc được nữa

1.2.1 Xác định các hệ số

a Xác định hệ số bám (φ d )

Muốn cho Ô tô máy kéo có thể di chuyển được thì ở vùng tiếp xúc giữa bánh xechủ động với mặt đường phải có độ bám (hệ số bám) nhất định

Hệ số bám này phụ thuộc vào nguyên liệu, tình trạng mặt đường

Vì vậy, để có số liệu trong quá trình tính toán chúng em chọn mặt đường bê

tông nhựa ở trạng thái khô φ d = 0.75

b Xác định hệ số cản lăn (ƒ) của mặt đường

Tích số giữa hệ số cản lăn (ƒ) với trọng lượng toàn bộ (Ga) của Ô tô là lực cảnlăn

Lực cản lăn sinh ra khi các bánh xe chuyển động trên mặt đường, lực cản lănxem như ngoại lực có phương song song với mặt đường, ngược chiều chuyển động, cóđiểm đặt tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường

Do tính chất cơ lý và trạng thái của mặt đường khi bánh xe lăn chính là mộttrong những nguyên nhân ảnh hưởng đến hệ số cản lăn

Ngoài ra, còn yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến hệ số cản lăn là tốc độ của Ô

tô và thực nghiệm chứng tỏ rằng khi Ô tô chuyển động < 80km/h thì trị số của hệ sốcản lăn trên mặt đường tốt, bê tông mới hầu như không thay đổi và khi tính toán lấygiá trị trung bình ƒ0=0.015

Khi tốc độ của Ô tô V > 80km/h thì hệ số cản lăn (ƒ) sẽ được tính theo biểu

ψ = f=0,015

1.2.2 Xác định hiệu suất của hệ thống truyền lực

Bảng 3 Hiệu suất của hệ thống truyền lực () bằng thực nghiệm

Loại ô tô

Hiệu suất của hệ thống truyền lực được tính theo biểu thức sau:

Trong đó:

- hiệu suất của ly hợp;

- hiệu suất của hộp số và hộp số phụ;

- hiệu suất của cardan;

- hiệu suất của truyền lực chính- vi sai;

- hiệu suất của truyền lực cuối cùng;

Dựa vào bảng chúng em chọn hiệu suất của hệ thống truyền lực bằng thựcnghiệm:

1.2.3 Diện tích cản chính diện (F), hệ số cản khí động học (K) và nhân tố cản khí động học (W).

Dựa vào bảng 4 và chủng loại Ô tô thiết kế, sẽ chọn được giá trị chung bình của

hệ số dạng khí động học (K), diện tích cản chính diện (F), nhân tố cản khí động học(W)

Bảng 4 Giá trị chung bình của hệ số dạng khí động học (K), diện tích cản chính diện (F), nhân tố cản khí động học (W)

[daNs 2 /m 4 ]

Diện tích cản chính diện (F) [m 4 ]

Nhân tố cản khí động (W) [daNs 2 /m 2 ]

1.3 Trọng lượng trên ô tô

1.3.1 Xác định trọng lượng toàn bộ của Ô tô (

Để thuận tiện cho việc tính toán, quy định chung: một hành khách có trọnglượng chung bình là 600N và được mang theo một lượng hành lý tương đương (600N)

a.Trọng lượng bản thân Ô tô, G o [N]

Trọng lượng của bản thân là khi đổ đầy nhiên liệu, dầu bôi trơn, nước làm mát

Có hai để tính G0, đó là:

b Tải trọng chuyên chở,

Tải trọng chuyên chở là tải trọng có ích mà ô tô có chở được

-Đối với ô tô con và ô tô khách

Được tính theo công thức sau:

Trong đó:

- trọng lượng của một người [N];

- trọng lượng hành lý của một người [N];

n- lượng người theo thiết kế

c Trọng lượng toàn bộ của Ô tô, G a [N]

Được tính theo biểu thức sau:

1.3.2 Phân bố tải trọng (Ga) lên các dầm cầu của ô tô

Phân bố tải trọng Ga lên hai trục (dầm cầu) đối với ô tô con là:

G1= G2= 9675

a Tải đặt trên lốp Ô tô của một dầm cầu

Dựa tải trọng phân bố G1[N] và G2[N], sẽ được tải trọng tác dụng lên một lốp

xe dựa theo biểu thức sau:

Trong đó:

- trọng lượng đặt lên một bánh xe dầm cầu chịu tải lớn, [N];

- trọng lượng của ô tô phân bố lên dầm cầu thứ i, [N];

- số bánh xe ở dầm cầu thứ i chịu tải, [N].

b Chọn lốp Ô tô

Dựa vào thông số nhà sản xuất đưa ra thông số lốp như sau 225/50R18

- hệ số tính đến ảnh hưởng sự biến dạng của lốp Ô tô

- bán kính thiết kế bánh xe; [m]

Lốp áp suất thấp nên

Lốp xe có kí hiệu: 225/50R18

- Bán kính lăn (rb) của bánh xe được tính:

Chương 2 Chọn động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ

Động cơ trên BMW 320i sport line plus thuộc loại động cơ đốt trong sử dụngnhiên liệu xăng, loại có hạn chế số vòng quay

a Xác định công suất của động cơ ứng với vận tốc cực đại của ô tô

Khi ô tô chuyển trên mặt đường có hệ số cản tổng cộng thì công suất ứng vớivận tốc cực đại được tính theo công thức:

Trong đó:

- hiệu suất của hệ thống truyền lực;

- trọng lượng toàn bộ của Ô tô,

Như vậy, công suất chọn ứng với vận tốc cực đại sẽ được tính theo biểu thứcsau:

b Xác định công suất động cơ tạo các thời điểm khác nhau

Công suất ứng với từng giá trị số vòng quay động cơ được viết theo công thứcthực nghiệm của S.R.Lây Décman:

;

Trong đó

- công suất cực đại của động cơ,;

- số vòng quay của trục khuỷu ứng với từng giá trị công suất, ;

- số vòng quay của trục khuỷu ứng với công suất cực đại, ;

a,b,c- các hệ số thực nghiệm của S.R.Lây Décman;

2.3.1 Chọn động cơ thực tế

Trong một nhóm động cơ đốt trong sử dụng cùng loại nhiên liệu có cùng côngsuất định mức () nhưng số vòng quay định mức () lại khác nhau thì việc chọn động cơnào để lắp lên các Ô tô thiết kế cùng công suất cần phải dựa trên số vòng quay , nếu:

- Ô tô thiết kế là tải hay khách thì chọn động cơ có số vòng quay được chọn lấygiá trị nhỏ;

- Ô tô thiết kế là con thì chọn động cơ có số vòng quay được chọn lấy giá trịlớn

2.3.2 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ

Phương trình công suất ứng với từng giá trị số vòng quay của trục khuỷu động

cơ được viết theo công thức thực nghiệm của S.R.Lây Décman:

;

Trong đó

- công suất cực đại của động cơ,;

- số vòng quay của trục khuỷu ứng với từng giá trị công suất, ;

- số vòng quay của trục khuỷu ứng với công suất cực đại, ;

a,b,c- các hệ số thực nghiệm của S.R.Lây Décman;

Phương trình Mômen xoắn ứng với từng giá trị số vòng quay của trục khuỷuđộng cơ được viết theo công thức dưới đây:

Dựa vào bảng xây dựng đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong ô tô

Hình 1 Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

2.4.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0)

Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0) được tính theo công thức sau:

Trong đó:

rbx – bán kính bánh xe, [m];

nemax – Số vòng quay lớn nhất của động cơ, [v/ph];

Vmax – Vận tốc lớn nhất của ô tô, [m/s];

Ipc – Tỷ số truyền của hộp số phụ

Ihn – Tỷ số truyền ở số truyền cao của hộp số;

2.4.2 Xác định tỷ số truyền của hộp số và hộp số phụ

a Xác định tỷ số truyền ở số 1 của hộp số

Ở tỷ số truyền số 1 của hộp số ô tô phải vượt qua

Số 1 có tỷ số truyền cao nhất trong dãy số của hộp số, tốc độ tương ứng là chậmnhất [(3÷5) km/h], ô tô phải di chuyển ở loại đường () đã chọn và vượt qua được một

độ dốc () theo yêu cầu hoặc dựa vào bảng 9.

Như vậy, cần chọn lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động của ô tô có thể khắcphục được lực cản tổng cộng trên và để ô tô chuyển động ổn định thì khắc phục lựckéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động phải thỏa điều kiện:

Độ dốc () thường sử dụng để ô tô vượt qua ở số truyền của bảng 9

Số 1

Ô tô một cầu chủ động

Ô tô có nhiều cầu chủ động

Ô tô một cầu chủ động nên độ dốc để ô tô vượt qua số truyền ở số truyền 1 là

– Mô men xoắn cực đại, [N.m]

– Trọng lượng toàn bộ của ô tô thiết kế, [N];

– bán kính bánh xe, [m];

– hệ số cản lăn giữa bánh xe với mặt đường ứng với vận tốc lớn nhất () của ôtô;

– độ dốc mà ô tô thiết kế sẽ vượt qua ở số 1;

– hệ số cản tổng cộng lớn nhất của mặt đường ứng với ô tô chuyển động ở số1;

– Tỷ số truyền của thanh truyền lực chính;

– tỷ số truyền của hộp phân phối;

– hiệu suất của hệ thống truyền lực

Ở tỷ số truyền số 1 của hộp số, lực kéo tiếp tuyến lớn nhất phát ra ở các bánh xechủ động của ô tô bị hạn chế điều kiện bám, và được thể hiện:

Hay

Trong đó:

- lực bám ở các bánh xe của cầu chủ động với mặt đường

trọng lượng bám của cầu chủ động

- hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường

Từ (*) và (**) ta có

b Xác định tỷ số truyền ở các số trung gian

Muốn chọn cấp số truyền cho hộp số cần dựa vào chủng loại ô tô, động cơ,phạm vi sử dụng của nó Tiến hành tính các số truyền trung gian sau khi đã xác địnhđược tỷ số truyền số 1:

Chọn hệ thống tỷ số truyền trung gian theo cấp số nhân

Tỷ số truyền của số lùi (i) thường chọn: =1,25 =1,25.12,62= 15,775

a Phương trình cân bằng công suất

Khi xe vận hành công suất của động cơ lắp trên ô tô tiêu tốn cho ô tô gồm:

- Công suất mất mát trong HTTL (ma sát, khuấy dầu,…) ();

- Công suất cản lăn ();

- Công suất cản không khí ();

- Công suất cản quán tính () và

- Công suất cản mooc kéo ()

Ta có phương trình cân bằng công suất như sau:

Trong đó: là công suất kéo trên bánh xe chủ động;

Các thành phần công suất được tính như sau:

Công suất kéo trên bánh xe chủ động:

Công suất cản lăn:

Trong đó được tính bằng W; G tính bằng N; v tính bằng m/s

Nếu v tính bằng km/h thì dùng công thức:

Công suất cản không khí:

Hoặc nếu v tính bằng km/h

Các giá trị C;A; xem ở mục (2.2.3)

Công suất cản lên dốc:

240 0

27,5 6

33,2 0

40,0 2

5

110,0 5

48,2 5

6

120,6 3

132,6 9

58,1 7

0

116,3 5

130,8 9

145,4 3

159,9 8

70,0 3

5

122,5 6

140,0 7

157,5 8

175,0 9

192,5 9

v8 21 42 63 83 104 125 146 167 188 208 229 250

3 Nf+N

10,3 8

15,6

123,3 8

d Đường đặc tính cân bằng công suất của Ô tô

(Được xây dựng trên hệ trục tọa độ trên Đề các, trục hoành thể hiện giá trị của vận tốc – V – và trục tung thể hiện các giá trị Ne1, NKi, và Nf, Nw)

Hình 2 Đồ thị đường đặc tính cân bằng công suất

Điều kiện để Ô tô máy kéo có thể chuyển động:

Pφ PKi Pƒ Pi PW PJ Pm

Trong đó:

Pφ - lực bám của bánh xe chủ động với mặt đường;

Pƒ - lực cản lăn của bánh xe với mặt đường;

Xét trường hợp Ô tô máy kéo:

- Không kéo moóc, tức: Pm = 0;

- Chuyển động đều (ổn định), nghĩa là: J= 0, tức: P J = 0;

- Chuyển động trên mặt đường nằm ngang, nghĩa là: i= 0, tức P i=0;

Với trường hợp trên thì điều kiện để ô tô máy kéo có thể chuyển động:

Pφ PKi Pƒ PW

a Đồ thị lực bám (P φ )

Phương trình lực bám (Pφ) của bánh xe chủ động với mặt đường nằm ngang

được viết như sau:

P φ = f(V)=Gφ φ= m i Giφ φ

Trong đó:

mi - hệ số phân bố tải trọng lên cầu chủ động thứ i khi Ô tô chuyển động;

Gφ– trọng lượng bám của ô tô ở cầu chủ động, [N];

φ – hệ số bám;

Phương trình lực bám Pφ của Ô tô được thể hiện bằng đồ thị trên hệ trục tọa độ

có mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến (P K) phát ra ở các bánh xe chủ động phụ thuộc

vào vận tốc (V) của Ô tô, nghĩa là P = f(V) nó có dạng là một đường thẳng song song

Ga- trọng lượng toàn bộ của Ô tô, [N];

f- hệ số cản lăn giữa các bánh xe với mặt đường, nó phụ thuộc tốc độ của Ô tô,

Phương trình lực cản lăn Pf của Ô tô được thể hiện bằng đồ thị trên hệ trục tọa

độ có mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến (P K) phát ra ở các bánh xe chủ động phụ

thuộc vào vận tốc (V) của Ô tô, nghĩa là P = f(V) nó có dạng là:

- Một đường thẳng song song với trục (V) khi vận tốc của ô tô máy kéo còn nhỏhơn hoặc bằng 80km/h