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

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

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:

 Số người chở (kể cả người lái): 3

 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

1.1 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 khi

đầy 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:

3 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

- Tên động cơ: D4CB,euro IV

- 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

- 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 e [kW ]

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

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:

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

i ℎ1 ≤ m k ∗G φ ∗ φ∗ r k

M e max ∗i0∗ ƞ tl

Trong đó: + mk – hệ số lại tải trọng (mk =1,2)

+ 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

√0.83

1 = 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 = q i ℎ1 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 = 0.960.832 = 0.90+ Tỷ số truyền của tay số 4: ih4 = i ℎ1

q 4 −1 = 0.960.833 = 0.93+ Tỷ số truyền của tay số 5: ih5 = i ℎ 1

q 5− 1 =0.960.834 = 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:

i ℎ l ≤ 1,2∗ 3305.05∗0,8∗0,289 405.2242∗ 3.314 ∗ 0,82 = 0.83 (6)

Từ (5) + (6) → ihl =0.83

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

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:

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

V (m/s) 0 14.04830987 15.76220368 17.68519253 19.84278602 22.26360591 24.97976583 Nc(kW) 0 20.83623496 25.47209638 31.53717489 39.56205953 50.28900237 64.7583458

0 5 10 15 20 25 30 0

m/s

Hình 2 Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

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

- Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô:

+ Pf– lực cản lăn

Pf = G.f

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

- Vận tốc ứng với mỗi tay số:

V i=2π ∗ n e ∗ r bx

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

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

- Phương trình cân bằng lực cản Pc.

Pc= Pf + Pw

- Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió

Pc = fG + KFv² Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:

(kW

) (N.m) (v/p)

V1 Pk1 V2 Pk2 V3 Pk3 V4 Pk4 V5 Pk5 V6 Pk6 9.74 244.66 380 4.40 3.40181 4.23 1888.95 4.06 1967.66 3.90 9.65 3.74204 5.05 3.59213 2224.01

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

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

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

+ 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

v1 2.053 4.106 6.160 8.213 10.266 12.319 14.373 16.426 18.47D1 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

v2 1.971 3.942 5.913 7.884 9.855 11.827 13.798 15.769 17.74D2 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

v3 1.892 3.784 5.677 7.569 9.461 11.353 13.246 15.138 17.03D3 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

v4 1.817 3.633 5.450 7.266 9.083 10.899 12.716 14.532 16.34D4 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

v5 1.744 3.488 5.232 6.976 8.719 10.463 12.207 13.951 15.69D5 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

v6 1.674 3.348 5.022 6.697 8.371 10.045 11.719 13.393 15.06D6 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

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

3 Kết luận, tổng hợp kết quả tính toán thiết kế:

Bảng - Tính năng kỹ thuật ô tô

T

T

N250

9 Trục bánh xe chủ động:

11 Động cơ:

- Loại nhiên liệu:

D4CB,euro IV,Diesel

- Nhãn hiệu, kiểu:

- Số vòng quay ở chế độ phát công suất lớn nhất: [v/ph] 3800

Bảng - Các thông số đã chọn để tính toán sức kéo ô tô

Thông số Đơn vị Khoảng giá trịthường gặp Giá trịchọn Tài liệu tham khảo

Về kích thước ô tô, liên quan tính lực cản khí động:

[1]

[1]

Về phân bố trọng lượng ô tô:

Về lốp xe:

Về hệ thống truyền lực:

Về dẫn động các trang thiết bị phụ của động cơ, ô tô:

TÀI LIỆU THAM KHẢO