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[.]

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: 7Vận tốc chuyển động cực đại: 180 Km/h

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

Xe tham khảo: Mitsubishi Pajero Sport

Sinh viên: Nguyễn Việt Huy

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

Page 2

Lời Nói Đâu

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

Page 3

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ

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

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

– Hiệu suất truyền lực: η tl=0,95

Page 6

1.3 Xác định trọng lượng toàn bộ ô tô

- Xe con mitsubishi pajero sport 7 chỗ:

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

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

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

- Phân bố trọng lượng: Xe con tải trọng tác dụng lên cầu trước (G 1 ) chiếm từ 45% ÷ 55%.

- Chọn G 1 = 45%G

- Vậy G 1 = 11250 (N); G 2 = 13750 (N).

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 củađộng 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:

Page 7

Nv - Công suất của động cơ cần thiết để ô tô khắc phục sức cản

chuyển động đạt vận tốc lớn nhất trên đường tốt

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

- 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

N e =N emax [a λ +b λ2−c λ3 ](KW ) (3)

Trong đó:

- 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 của

-

ngoài của động cơ Ne=f (ne) và Me=f (ne)

70

200 60

50 10

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

ne (vong/phut)

Nhận xét :Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sau :

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

- Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực :

i t =i0 i f i h

Trong đó:

ih : Tỷ số truyền của hộp số chính

Page 10

if : Tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối.

i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính

-

cặp bánh răng côn xoắn

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

-

phục sức cản lớn nhất và bánh xe chủ động không vị trượt trong mọi điều kiện

chuyển động

-

PW – lực cản không khí

Page 11

-

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

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

Page 12

- Công bội được xác định theo biểu thức:

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

+ 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:

+ Tỷ số truyền của tay số 3:

+ Tỷ số truyền của tay số 4:

i h 2=q i2 1 =4,491,65 =2,72 i h3 =q i3 1 = 1,654,492 =1,65

i h4 = q i4 − = 1,654,493 =1

+ Tỷ số truyền của tay số 5:

Tỷ số truyền của tay số lùi:

- 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 :

Bảng 2.3 Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

2.50 9105.88 4.13 5515.27 6.81 3340.5 11.25 2023.2 15.00 1517.46

Page 14

Page 15

Bảng 2.4 Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số

Vận tốc Lực bám Lực cản

pk2

pk5 4000

Page 16

Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổnglực 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

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

Đồ thị cân bằng công suât

100 90 80 70

) 60 50

Vận tốc (m/s)

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nc

2.3.3.Đồ thị 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 Pw với trọng lượng toàn bộ của ôtô Tỷ số này được ký hiệu là

- 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)

Page 18

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

V 0 8.33 13.76 22.71 37.5 50

Page 19

-

Đồ thị nhân tố độn

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

Vận tốc (m/s)

Page 20

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 :

δ i

Page 2 1

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

J i= D i −f g

δ i

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 =f 0 (1+ 1500v² )

- 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

Gia tốc cực đại của ôtô lớn nhất ở tay số một và giảm dần đến tay số cuối cùng.

Tốc độ nhỏ nhất của ôtô vmin = 0,83 (m/s) tương ứng với số vòng quay

ổn định nhỏ nhất của động cơ nmin = 3500 (vòng/phút)

Trong khoảng vận tốc từ 0 đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, khi đó, li hợptrượt và bướm ga mở dần dần

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:

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

Page 23

t=∫2 1 dv(2.31)

v1 j

+ ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2

+ 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

n

i=1

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

2.0

Vận tốc (m/s)

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 tạithời điểm chuyển số(Vmax)

Ta có: tại vị trí Vmax1 ,ta thấy 1

(4)

- Từ (1), (2), (3), (4) ta có phương trình sau giao điểm sau:

Page 25

- Tính toán tương tự cho các lần chuyển số tiếp theo ta có các vận tốc lần

lượt như sau:

V1max= 7,05 (m/s)

V2max= 11,34 (m/s)

V3max= 18,12 (m/s)

V4max= 29,17 (m/s)

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

j= dv

dt ⇒dt= 1

j dv v

t=∫ dv≈ ∑ . +

v1

Page 26

b Quãng đường tăng tốc

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 :

n S=

∑

- 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]

2(s)

Bảng2.12 Độ giảm vận tốc khi sang số

Lập bảng 2.13 Thời gian và quãng đường tăng tốc:

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

6000 80

1000

0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

Vận tốc (m/s)

Page 29