BÀI tập môn học lý THUYẾT ô tô nhiệm vụ TÍNH TOÁN sức kéo ô tô

 Xây dựng các đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực, hệ số nhân tố động lực khiđầy tải và khi tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc.. Bản vẽ đồ thị: Các bản vẽ trên giấy khổ A4, đóng tập

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

-BÀI TẬP MÔN HỌC

LÝ THUYẾT Ô TÔ

Sinh viên thực hiện:Nguyễn Văn Nhân

Giảng viên phụ trách lớp học phần: TS.Nguyễn Việt Hải

Đà Nẵng – 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

-o0o -BÀI TẬP MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ

Mã lớp học phần: 1033370.2210.20.20

Nhiệm vụ: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

1 Số liệu cho trước:

 Loại ô tô: Tải

 Số người chở (kể cả người lái): 3

 Tải trọng định mức [KG]: 2500

 Vận tốc cực đại [km/h]: 125

 Sức cản lớn nhất của đường ô tô vượt được: 0.28

 Lắp động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu: diesel

2 Yêu cầu:

2.1 Các nội dung chính thuyết minh và tính toán:

 Xác định trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ và phân bố trọng lượng ô tô

 Tính chọn lốp

 Tính chọn động cơ và xây dựng đặc tính tốc độ của động cơ

 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

 Xác định tỷ số truyền của số cao nhất của hộp số

 Xác định số cấp và tỷ số truyền các số trung gian của hộp số

 Xác định trục bánh xe chủ động

 Xây dựng các đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực, hệ số nhân tố động lực khiđầy tải và khi tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc

2.2 Bản vẽ đồ thị:

Các bản vẽ trên giấy khổ A4, đóng tập cùng thuyết minh tính toán, gồm các đồ thị sau:

 Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ;

 Cân bằng công suất của ô tô;

 Cân bằng lực kéo của ô tô;

 Nhân tố động lực của ô tô khi đầy tải và khi tải trọng thay đổi;

 Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

2.3 Hình thức: Theo mẫu quy định của Bộ môn.

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2022Giảng viên phụ trách lớp học phần

Nguyễn Việt Hải

MỤC LỤC

1 Giới thiệu chung, nhiệm vụ tính toán thiết kế………4

2

1.1 Giới thiệu chung……… 4

1.2 Nhiệm vụ tính toán thiết kế……… 4

2 Tính toán thiết kế sức kéo………4

2.1 Xác định trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ, phân bố trọng lượng ô tô ……….4

2.2.1 Trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ………4

2.2 Tính chọn lốp……… 5

2.2.1 Xác định tải trọng thẳng đứng tĩnh của bánh xe bị động……… 5

2.2.2 Xác định chọn lốp xe……….6

2.3 Tính chọn động cơ và xây dựng đặc tính tốc độ của động cơ………6

2.4 Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính………9

2.5 Xác định tỉ số truyền của số cao nhất của hộp số ………10

2.6 Xác định số cấp và tỉ số truyền các số trung gian của hộp số………11

2.7 Xác định trục bánh xe chủ động………12

2.8 Xây dựng các đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực, hệ số nhân tố động lực khi đầy tải và khi tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc………12

1 Giới thiệu chung, nhiệm vụ tính toán thiết kế

1.1 Giới thiệu chung.

Tính toán sức kéo ôtô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của động cơ, của

hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết của chúng trong cácđiều kiện sử dụng khác nhau, phù hợp với các điều kiện đã cho của xe tải Từ đó đểxác định các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng kéo của xe tải.Từ đó để xác định chỉ tiêuđánh giá chất lượng kéo của xe tải như vận tốc lớn nhất, gia tốc lớn nhất,…Các chỉtiêu có thể tìm được khi giải phương trình chuyển động của xe tải

Vì kiến thức còn hạn chế vì vậy báo cáo sẽ có nhiều thiếu xót mong nhận sự đóng góp

ý kiến của thầy cô để báo cáo ngày hoàn chỉnh hơn

1.2 Nhiệm vụ tính toán thiết kế.

- Xác định trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ và phân bố trọng lượng ô tô

- Tính chọn lốp

- Tính chọn động cơ và xây dựng đặc tính tốc độ của động cơ

- Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

- Xác định tỷ số truyền của số cao nhất của hộp số

- Xác định số cấp và tỷ số truyền các số trung gian của hộp số Xác định trục bánh

xe chủ động

- Xây dựng các đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực, hệ số nhân tố động lực khiđầy tải và khi tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc

2 Tính toán thiết kế sức kéo

2.1 Xác định trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ, phân bố trọng lượng ô tô

2.1.1 Trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ.

2.1.1.1 Xác định trọng lượng xe tải

- Dựa theo theo yêu cầu của đề là loại ôtô tải có tải trọng định mức là Q = 2500 kg,

ta chọn số liệu tham khảo của xe Huyndai Mighty N250

- Có trọng lượng xe là :Go = 1900 kg

- Các kích thước cơ bản:

4

Chiều cao toàn bộ H0 2200 mm

- Theo yêu cầu đề số người chở là n = 3 người kể cả người lái

- Chọn trọng lượng của bản thân là Gp = 60 Kg

- Ta chọn trọng lượng hành lí mỗi người là G1 = 25 Kg

2.1.1.3 Trọng lượng toàn bộ.

 G = 1900 + 3 ( 60 + 25 ) + 2500 = 4655 kg

- Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 4655kg = 45649.95 N

2.1.1.4 Dự kiến phân bộ trọng lượng lên trục xe tải.

- Ta chọn hệ số phân bố tải trọng lên trục 2 là : - m2 = 0,71

- m1= 0,29

+ Tải trọng phân bố cầu trước : Z1 = 0,29 G = 0,29 4655 = 1349.9 (Kg)

+ Tải trọng phân bố cầu sau : Z2 = 0,71 G = 0,71 4655 = 3305.05 (Kg)

2.2 Tính chọn lốp

2.2.1 Xác định tải trọng thẳng đứng tĩnh của bánh xe bị động.

Ta có: Z1.α1 = Gb1 α1 ( công thức II-3 sách LTotoMK- Nguyễn Hữu Cẩn )

Trong đó : Gb1 là tải trọng thẳng đứng tĩnh của bánh xe bị động.

Suy ra : Z1 = Gb1 = 1349.9 (Kg)

2.2.2 Xác định tải trọng thẳng đứng tĩnh của bánh xe chủ động.

Ta có: Z2.f2 = Gb2 f2 ( công thức II-14 sách LTotoMK- Nguyễn Hữu Cẩn )

Trong đó : Gb2 là tải trọng thẳng đứng tĩnh của bánh xe chủ động

- Làm mát khí nạp,phun nhiên liệu trực tiếp điều khiển điện tử ECU

- Tên động cơ: D4CB,euro IV

6

- Công suất: 130 kW/ 3800 v/p

- Momen xoắn, tốc độ quay: 255 Nm/ 2000 v/p

b Xây dựng đường đặc tính tốc độ 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)

 Hiệu suất truyền lực: ƞ tl = 0,82

 Hệ số cản tổng cộng của đường: ψ max = 0,28

Hệ số cản lăn khi V<22 m/s là f0=0,015

- 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)

(1) → Ne = (Ne)max [a λ+b λ2− c λ3] (kW) Trong đó : - Ne max và nN – công suất cực đại của động cơ và số vòng quay tương

ứng

- Ne và ne : công suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính

Đối với động cơ diesel 4 kỳ a=0.5;b=1.5;c=1

Me = 9550.N n e[kW ]

e[v / p] (N.m) + Lập bảng: Đối với động cơ diesel 4 kỳ a=0.5;b=1.5;c=1

9735.308

8 0.2 760 23.12135 290.5381 23121.35

8

84 22 84

0.3 1140

39.24546 36

328.7668 223

39245.46 36

0.4 1520

57.19493 92

359.3497 825

57194.93 92

397.5784 827

94919.26 08

0.7 2660

112.8687 364

405.2242 228

112868.7 364

0.8 3040

128.9928 416

405.2242 228

128992.8 416

0.9 3420

142.3788 912

397.5784 827

142378.8 912

1 3800 152.1142

382.2870

026 152114.2

Bảng 1:Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ

Sau khi tính toán và xử lí số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngoài với Công suất Ne(KW) và Mômen xoắn Me(N.m):

Me (N.m) Ne (KW)

Hình 1 Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

2.4 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

Được xác định theo điều kiện đảm bảo cho ô tô chuyển động với vận tốc lớn nhất ởtay số cao nhất của hộp số, được xác định theo công thức:

Ta có: i0 = 2 π ∗r bx ∗n emax ∗

60∗ i ℎ n ∗ i fc ∗ v max

2.5 Xác định tỷ số truyền của số cao nhất của hộp số

– 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

+ 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

i ℎ1 ≤ 1,2∗ 3305.05∗ 0,8∗ 0,289

405.2242∗3.314 ∗ 0,82 = 0.83 (4)

Chọn ih1 = 0.83

2.6 Xác định số cấp và tỷ số truyền các số trung gian của hộp số

– 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:

q = n −1√i ℎ1

i ℎ n (CT 3-14,tr108)Trong đó: + n – số cấp trong hộp số (n = 6)

+ ih1 – tỷ sô truyền của tay số 1 (ih1 = 0.83)

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

q = 5

√0.831 = 0.96– Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số được xác định theo công thức sau:

ihi = i ℎ(i −1)

q = i ℎ1

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 = i ℎ1

q 2 −1 = 0.830.96 = 0.86+ Tỷ số truyền của tay số 3: ih3 = i ℎ 1

q 3 − 1 = 0.83

0.962 = 0.90+ Tỷ số truyền của tay số 4: ih4 = i ℎ1

q 4 −1 = 0.83

0.963 = 0.93+ Tỷ số truyền của tay số 5: ih5 = i ℎ 1

q 5 − 1 = 0.83

0.964 = 0.97+ Tỷ số truyền của tay số 6: ih6 = 1

– Tỷ số truyền của tay số lùi: ihl = 1,2∗ih1 = 1,2∗0.83 = 0.996 (5)

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

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

0.83

0.86458

3333

0.90060 7639

0.93813 2957

0.97722 183

1.01793 9407

a 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 + Nω

Trong đó: Nk – công suất kéo ở bánh xe chủ động, được xác định theo công

thức:Nk = Ne – Nt = Ne.ɳt

Nf – công suất tiêu hao cho cản lăn

Ni – công suất tiêu hao cho lực cản lên dốc

Nj – công suất tiêu hao do lực cản quán tính khi tăng tốc

Nω – công suất tiêu hao cho cản không khí

- Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức:

1.576220 368

1.768519 253

1.984278 602

2.226360 591

2.497976 583

7.982953 216

760

23.12135

84

2.809661 975

3.152440 736

3.537038 506

3.968557 203

4.452721 182

4.995953 166

18.95951 389

1140

39.24546

36

4.214492 962

4.728661 104

5.305557 758

5.952835 805

6.679081 773

7.493929 75

32.18128 015

1520

57.19493

92

5.619323 95

6.304881 472

7.074077 011

7.937114 407

8.905442 364

9.991906 333

46.89985 014

1900 76.0571

7.024154 937

7.881101 84

8.842596 264

9.921393 008

11.13180 296

12.48988 292

9.457322 208

10.61111 552

11.90567 161

13.35816 355

14.98785 95

77.83379 386

2660

112.8687

364

9.833816 912

11.03354 258

12.37963 477

13.88995 021

15.58452 414

17.48583 608

92.55236 38512

128.9928 416

11.23864 79

12.60976 294

14.14815 402

15.87422 881

17.81088 473

19.98381 267

105.7741 301

3420

142.3788 912

12.64347 889

14.18598 331

15.91667 328

17.85850 742

20.03724 532

22.48178 925

116.7506 908

3800 152.1142

14.04830 987

15.76220 368

17.68519 253

19.84278 602

22.26360 591

24.97976 583

124.7336 44

Bảng 2 Công suất của ô tô

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

– Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

K=0.65

F=4

– Lập bảng tính ∑N c (công cản của ô tô ứng với mỗi tay số):

Bảng 3 Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số

0 20 40 60 80 100 120 140

Đồ thị cân bằng công suất của ô tô

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nk6 Nc

8

Hình 2 Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

b Phư ơng

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

- Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô:

Pk = Pf + Pi + Pj + Pω Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động

Pki = M ki

r đ = M e i0 i ℎ i ƞ tl

r đ (a) + 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.δ j.j + Pω – lực cản không khí Pw = K.F.v2

- Vận tốc ứng với mỗi tay số:

V i=2 π ∗ n e ∗ r bx

60∗ i0∗ i hi (b) Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với từng tỉ số truyền

181 3.40

4.2 3

1888 95 4.06

1967 66

3.9 0

204 9.65 3.74

213 5.05 3.59

2224 01 23.1

215 3.41

8.4 5

2243 13 8.11

2336 60

7.7 9

243 3.95 7.48

253 5.37 7.18

2641 01 39.2

12.

68

2538 28

12.1 7

2644 04

11.

69

275 4.21

11.2 2

286 8.97

10.7 7

2988 51 57.1

16.

91

2774 40

16.2 3

2890 00

15.

58

301 0.42

14.9 6

313 5.85

14.3 6

3266 51 76.0

21.

13

2951 49

20.2 9

3074 47

19.

48

320 2.57

18.7 0

333 6.01

17.9 5

3475 01 94.9

25.

36

3069 55

24.3 4

3197 45

23.

37

333 0.67

22.4 4

346 9.45

21.5 4

3614 01 112.

29.

59

3128 58

28.4 0

3258 94

27.

27

339 4.73

26.1 7

353 6.17

25.1 3

3683 51 128.

33.

81

3128 58

32.4 6

3258 94

31.

16

339 4.73

29.9 1

353 6.17

28.7 2

3683 51 142.

38.

04

3069 55

36.5 2

3197 45

35.

06

333 0.67

33.6 5

346 9.45

32.3 1

3614 01 152.

42.

26

2951 49

40.5 7

3074 47

38.

95

320 2.57

37.3 9

333 6.01

35.9 0 3475 01

Bảng 4.Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

m/s

Hình 3 Đồ thị cân bằng lực kéo

c Đồ thị hệ số nhân tố động lực học:

- Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến Pk và lực cản

không khí Pω với trọng lượng toàn bộ của ô tô Tỷ số này được ký hiệu là “D”:

D =

P k − P w G

- 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:

Bảng 6:Nhân

tố động lực học

0.04

4 1.892

0.04 5

1.8 17

0.04

7 1.744 0.049 1.674 0.051 248.846 4.10

6

0.04

9

3.94 2

0.05

1 3.784

0.05 4

3.6 33

0.05

6 3.488 0.058 3.348 0.061 295.504 6.16

0

0.05

5

5.91 3

0.05

8 5.677

0.06 0

5.4 50

0.06

3 5.232 0.066 5.022 0.068 334.387 8.21

3

0.06

0

7.88 4

0.06

2 7.569

0.06 5

7.2 66

0.06

8 6.976 0.071 6.697 0.074 365.492 10.2

66

0.06

3

9.85 5

0.06

6 9.461

0.06 9

9.0 83

0.07

2 8.719 0.075 8.371 0.078 388.822 12.3

19

0.06

4

11.8 27

0.06 7

11.35 3

0.07 0

10.

899

0.07 4

10.46

3 0.077

10.04

5 0.081 404.375 14.3

73

0.06

4

13.7 98

0.06 7

13.24 6

0.07 1

12.

716

0.07 4

12.20

7 0.078

11.71

9 0.081 412.151 16.4

26

0.06

2

15.7 69

0.06 6

15.13 8

0.06 9

14.

532

0.07 3

13.95

1 0.076

13.39

3 0.080 412.151 18.4

79

0.05

9

17.7 40

0.06 2

17.03 0

0.06 6

16.

349

0.07 0

15.69

5 0.073

15.06

7 0.077 404.375 20.5

32

0.05

4

19.7 11

0.05 8

18.92 2

0.06 1

18.

166

0.06 5

17.43

9 0.069

16.74

1 0.073 388.822

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

+ 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

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

δ j = 1+0.05(1+ihi²)

dj 1.208366605 1.221838764 1.236456992 1.252318784 1.269529931 1.28820522

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+1500v ² )

Tay

số 1

14.37 3

16.42 6 18.47

D1 0.042 0.049 0.055 0.060 0.063 0.064 0.064 0.062 0.059 f1 0.015 0.015 0.015 0.016 0.016 0.017 0.017 0.018 0.018 j1 0.217 0.277 0.324 0.358 0.378 0.385 0.379 0.360 0.327

Tay

số 2

13.79 8

15.76 9 17.74

D2 0.044 0.051 0.058 0.062 0.066 0.067 0.067 0.066 0.062 f2 0.015 0.015 0.015 0.016 0.016 0.016 0.017 0.017 0.018 j2 0.229 0.291 0.340 0.376 0.398 0.407 0.403 0.385 0.355

Tay

số 3

13.24 6

15.13 8 17.03

D3 0.045 0.054 0.060 0.065 0.069 0.070 0.071 0.069 0.066 f3 0.015 0.015 0.015 0.016 0.016 0.016 0.017 0.017 0.018 j3 0.241 0.305 0.356 0.394 0.418 0.429 0.427 0.411 0.381

Tay

số 4

12.71 6

14.53 2 16.34

D4 0.047 0.056 0.063 0.068 0.072 0.074 0.074 0.073 0.070 f4 0.015 0.015 0.015 0.016 0.016 0.016 0.017 0.017 0.018 j4 0.253 0.320 0.373 0.412 0.438 0.451 0.450 0.435 0.407

Tay

số 5

12.20 7

13.95 1 15.69

D5 0.049 0.058 0.066 0.071 0.075 0.077 0.078 0.076 0.073 f5 0.015 0.015 0.015 0.015 0.016 0.016 0.016 0.017 0.017 j5 0.265 0.334 0.389 0.430 0.458 0.472 0.473 0.459 0.433

Tay

số 6

11.71 9

13.39 3 15.06

D6 0.051 0.061 0.068 0.074 0.078 0.081 0.081 0.080 0.077 f6 0.015 0.015 0.015 0.015 0.016 0.016 0.016 0.017 0.017 j6 0.277 0.348 0.405 0.448 0.478 0.493 0.495 0.483 0.457

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

Bảng 9 Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

18