Bài tập lớn lý thuyết ô tô tên đề tài tính toán sức kéo ô tô loại ô tô xe con 1 cầu tải trọngsố chỗ ngồi 7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ Tên đề tài Tính toán sức kéo ô tô Loại ô tô Xe con 1 cầu Tải trọng/Số chỗ ngồi 7 Vận tốc chuyển động cực đại[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: max = 0.45

Xe tham khảo: Mitsubishi Pajero Sport

Sinh viên: Nguyễn Việt Huy MSV: 191302844

Lớp: Kỹ thuật ô tô 2

Người hướng dẫn: GV Đào Mạnh Hùng

Hà Nội 2022

Mục lục

Lời Nói Đầu 3

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ 4

1.1.Các thông số kĩ thuật xe 4

1.2 Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn: 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 7

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 7

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

2.3 Xây dựng đồ thị 13

2.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của oto 13

2.3.2 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của oto 15 2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 17

2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 19

2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc 21

KẾT LUẬN 27

Lời Nói Đầu

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành

cơ khí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định và hiệu quả trong quá trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , cơ động, êm dịu…

Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô để vận dụng để tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ôtô cụ thể Qua đó, biết được một số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi kéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này.

Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :

- CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

- CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Đào Mạnh Hùng Bộ môn cơ khí ôtô – Đại học Giao Thông Vận Tải.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Việt Huy

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ

Kích thước

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

a) Thông số theo thiết kế phác thảo:

– Loại động cơ: Diesel, 4 kỳ, 4 xy-lanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, tăng áp

- Công thức bánh xe: 4x2

1.3 Xác định trọng lượng toàn bộ ô tô

- Xe con mitsubishi pajero sport 7 chỗ:

G=G0+ A (n+ p)+G h=1940+60.7+20.7=2500 (kG)=25000(N )

Trong đó: + G: Trọng lượng toàn bộ của ô tô tính theo KG (N)

+ G0: Trọng lượng sử dụng của ô tô + Gh: Trọng lượng của hành lý

+ A: Trọng lượng trung bình của một người trên ô tô

+ n: Số chỗ ngồi trong ô tô kể cả người lái

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)

- Xác định công suất cực đại của động cơ

- Xác định công suất dộng cơ theo điều kiện cản chuyển động:

G - Trọng lượng toàn bộ của ô tô (N).

f - hệ số cản lăn của đường

Vmax - Tốc độ chuyển động lớn nhất của ô tô (m/s)

k - Hệ số cản của không khí (N.s2/m4)

F - Diện tích cản chính diện của ô tô (m2)

η tl – Hiệu suất của hệ thống truyền lực

- λ=

n N với λ là tỷ số giữa số vòng quay của động cơ ứng với vậntốc lớn nhất của ô tô và công suất lớn nhất của động cơ

Với động cơ diezel λ= 1.

- a, b, c: Các hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào loại động cơ

Với động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp : a=0,5; b=1,5; c=1

Từ (2) ⇒ N emax= N v

0,5.1+1,5.1 2 −1.1 3=92,868(KW )

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

- Đường biểu diễn tốc độ động cơ :

N e =N emax

[

]

- Nemax, nN : Công suất lớn nhất của động cơ và số vòng quay tương ứng

- Ne, ne : Công suất và số vòng quay tại một điểm trên đường đặc tính củađộng cơ

- a, b, c : Hệ số đã giải thích như trên công thức (2)

n N các đại lượng ne, nN đã biết

- Đường biểu diễn momen xoắn động cơ :

M e= 1041,047

-

-0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0

Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Ne Me

2 . 2 Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực

- Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực :

i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính.

-

2.2.1.Tỷ số truyền của truyền lực chính

Tỉ số truyền của truyền lực chính i0 được xác định từ điều kiện đảm bảo cho

ô tô đạt vận tốc lớn nhất, được xác định theo công thức:

rb =0,366 (m) : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

vmax =180 (km/h) : Vận tốc lớn nhất của ô tô

ifc =1 : Tỉ số truyền của hộp phân phối chính ở số truyền cao

ihc= 0,75 : Tỉ số truyền của hộp số chính ở số truyền cao

2.2.2.Tỷ số truyền của hộp số

a) Xác định tỷ số truyền ở số 1

-

-

PK max – lực kéo lớn nhất của động cơ

Pψ max – lực cản tổng cộng của đường

PW – lực cản không khí

-

-

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

+ Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,9 : đường tốt) + rk – bán kính động học của xe

⟹i h1 ≤ 1.13750 0,9.0,366349,75 3,58.0,9 =4,94

- Vậy chọn i h1=4,49

-b) Xác định tỷ số truyền ở các tay số trung gian

- Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo tỉ số truyền tăng

- Công bội được xác định theo biểu thức:

Q= n−2

√

Trong đó: n – số cấp trong hộp số (n = 5)

ih1 – tỷ số truyền của tay số 1 (ih1 = 4,49)

- Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số được xác định theo công thức sau:

i hi=i h(i−1) q = i h1

q i−1 (2.11)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: i h2= i h1

+ Tỷ số truyền của tay số 5: i h5=0,75

Tỷ số truyền của tay số lùi: i hl =1,2 i h 1=1,2.4,49=5,388

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

Tỷ số truyền từng tay số được thể hiện trong bảng sau :

2 . 3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của oto

- Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô :

+ Pi – lực cản lên dốc P i =G sin α=0(do α = 0) (2.15)

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

P j =G

g .δ j j (2.16)+Pw- lực cản không khí P w =K F v2 (2.17)

- Vận tốc ứng với mỗi tay số :V i=2π n e r bx

60 i0.i hi (2.18)

- Lập bảng tính PK với từng số truyền :

Bảng 2.3 Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

Tay số 1 Tay số2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5

0.83 6776.47 1.38 4104.39 2.27 2485.96 3.75 1505.70 5.00 1129.27 1.67 8047.06 2.75 4873.96 4.54 2952.07 7.50 1788.02 10.00 1341.01 2.50 9105.88 4.13 5515.27 6.81 3340.5 11.25 2023.2 15.00 1517.46

0 8 3.33 9952.94 5.50 6028.32 9.09 3651.25 15.00 2211.50 20.00 1658.62 4.17 10588.24 6.88 6413.11 11.36 3884.31 18.75 2352.66 25.00 1764.49 5.00 11011.76 8.25 6669.63 13.63 4039.68 22.50 2446.76 30.00 1835.07 5.83 11223.53 9.63 6797.89 15.90 4117.36 26.25 2493.82 35.00 1870.36 6.67 11223.53 11.01 6797.89 18.17 4117.36 30.00 2493.82 40.00 1870.36 7.50 11011.76 12.38 6669.63 20.44 4039.68 33.75 2446.76 45.00 1835.07 8.33 10588.24 13.76 6413.11 22.71 3884.31 37.50 2352.66 50.00 1764.49

- Phương trình cân bằng lực cản Pc.

Pc= Pf + Pw (2.19)+ Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió

Bảng 2.4 Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số

 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 oto

- Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động:

- Lập bảng và tính toán các giá trị NKi và Vi tương ứng

Bảng 2.5.Công suất ô tô

- Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị

∑

Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

∑

⇒ ∑N c =G f v+ K F v3

- Lập bảng tính

∑

Bảng 2.6 Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số

V 0 8.33 13.76 22.71 37.5 50

Nc 0 1.76 3.76 10.07 40.14 88.75

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Đồ thị cân bằng công suât

- 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:

-

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Đồ thị nhân tố động lực học

D1 D2 D3 D4 D5 PSI Dphi

 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:[1]

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

- Biểu thức tính gia tốc :

J= D i −f −i

δ i g (2.28)

- Khi ôtô chuyển động trên đường bằng (a = 0) thì:

J i=D i −f

δ i g (2.29)Trong đó: + 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

- Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22,2 m/s thì f = f0 =0,007

- Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22,2 m/s thì f =f0.(1+ v ²1500)

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

Bảng 2.10 Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

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

0.83 1.256 1.38 1.084 2.27 0.764 3.75 0.472 5.00 0.343 1.67 1.497 2.75 1.296 4.54 0.915 7.50 0.565 10.00 0.405 2.50 1.698 4.13 1.472 6.81 1.039 11.25 0.636 15.00 0.446 3.33 1.859 5.50 1.611 9.09 1.136 15.00 0.685 20.00 0.464 4.17 1.979 6.88 1.715 11.36 1.205 18.75 0.712 25.00 0.460 5.00 2.059 8.25 1.783 13.63 1.246 22.50 0.716 30.00 0.434 5.83 2.098 9.63 1.815 15.90 1.261 26.25 0.699 35.00 0.325 6.67 2.097 11.01 1.811 18.17 1.247 30.00 0.660 40.00 0.246 7.50 2.056 12.38 1.771 20.44 1.206 33.75 0.599 45.00 0.135 8.33 1.974 13.76 1.695 22.71 1.138 37.50 0.499 50.00 0.000

47.50 0.056

 Ở tốc độ vmax = 50 (m/s) thì jv = 0, lúc đó xe không còn khả năng tăng tốc.

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

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

+ ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị 1j = f(v); v = v1 ; v =

v2 và trục hoành của đồ thị gia tốc ngược

- Thời gian tăng tốc toàn bộ: t i=

∑

i=1

n

F i

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

- Tại j=0 → 1j =∞ Do đó, chỉ tính tới giá trị

v=0,95 v max=0,95.50=47,5(m/s)

- Lập bảng tính giá trị 1j theo v:(Bảng 2.11)

Bảng 2.11 Giá trị 1/j ứng với từng tay số

Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5 V1 1/j1 V2 1/j2 V3 1/j3 V4 1/j4 V5 1/j5 0.83 0.80 1.13 0.92 1.82 1.31 2.92 2.12 3.89 2.92 1.67 0.67 2.26 0.77 3.63 1.09 5.83 1.77 7.78 2.47 2.50 0.59 3.40 0.68 5.45 0.96 8.75 1.57 11.67 2.24 3.33 0.54 4.53 0.62 7.27 0.88 11.67 1.46 15.56 2.15 4.17 0.51 5.66 0.58 9.09 0.83 14.58 1.41 19.45 2.175.00 0.49 6.79 0.56 10.90 0.80 17.50 1.40 23.33 2.30 5.83 0.48 7.93 0.55 12.72 0.79 20.42 1.43 27.22 3.07 6.67 0.48 9.06 0.55 14.54 0.80 23.33 1.51 31.11 4.06 7.50 0.49 10.19 0.56 16.35 0.83 26.25 1.67 35.00 7.41 8.33 0.51 11.32 0.59 18.17 0.88 29.17 2.00 47.50 17.96

- Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị 1/j = f(v):

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)

Ta có: tại vị trí Vmax1 ,ta thấy 1j

G

(

r bx −K F V

2

)

(

1500

)

[

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

b Quãng đường tăng tốc

Ta có : S i =F s i – với F s i 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 :

- 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 diesel, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 1s ÷ 4s(Với người lái có trình độ kém thì thời gian chuyển số có thể cao hơn từ 25 ÷ 40%)

- Tính toán sự mất mát tốc độ trong thời gian chuyển số (giả thiết: người lái

xe có trình độ thấp và thời gian chuyển số giữa các tay số là khác nhau)

+ ∆t – thời gian chuyển số [s]

Bảng2.12 Độ giảm vận tốc khi sang số

Lập bảng 2.13 Thời gian và quãng đường tăng tốc:

0.83 0.8 0.33 0.14 1.67 0.67 0.94 0.9 2.5 0.59 1.47 1.99 3.33 0.54 1.93 3.36 4.17 0.51 2.37 4.99

5.83 0.48 3.18 9.05 6.67 0.48 3.58 11.53 7.5 0.49 3.98 14.38 8.33 0.51 4.4 17.65 8.26 0.51 6.4 34.29 6.79 0.56 5.61 28.38 7.93 0.55 6.24 33.05 9.06 0.55 6.87 38.34 10.19 0.56 7.5 44.41 11.32 0.59 8.15 51.43 11.21 0.59 10.15 74.04 10.9 0.8 9.94 71.66 12.72 0.79 11.39 88.81 14.54 0.8 12.84 108.59 16.35 0.83 14.32 131.39 18.17 0.88 15.87 158.2 18.01 0.88 17.87 194.5

17.5 1.4 17.29 184.21 20.42 1.43 21.41 262.43 23.33 1.51 25.7 356.15 26.25 1.67 30.35 471.38 29.17 2 35.71 619.98 28.8 2 37.71 678.24 27.22 3.07 33.69 565.6 31.11 4.06 47.56 970.19

35 7.41 69.87 1707.59 47.5 17.96 228.4 8247.1

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

- Dựa vào bảng 2.13 ta vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc:

Đồ thị quãng đường thời gian vận tốc

T S