(Tiểu luận) bài tập lớn lý thuyết ô tô tên đề tài tính toán sức kéo ô tô

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 tải Tải trọng/Số chỗ ngồi 3 Vận tốc chuyển động cực đại[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: max = 0,55

Xe tham khảo: Huyndai HD65

Sinh viên: Hà Ngọc Anh Quân Lớp: Cơ khí ô tô 4

Người hướng dẫn: GV Vũ Văn Tấn

Hà Nội 2022

Mục lục 2

Lời nói đầu 3

Chương 1:THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ 1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe 4

1.2 Các thông số thiết kế ,thông số chọn và tính toán 4

1.2.1 Thông số theo thiết kế 4

1.2.2 Thông số chọn 5

1.2.3 Thông số tính chọn 5

1.2.4 Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô 6

Chương 2:TÍNH TOÁN SỨC KÉO 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 8

2.2.1 Tỉ số truyền của truyền của truyền của truyền lực chính 9

2.2.2 Tỉ số truyền các tay số của hộp số 10

2.3 Xây dựng đồ thị 12

2.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô 12

2.3.2 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ô tô 15

2.3.3 Đồ thị nhân tố động lực học 17

2.3.4 Xác định khả năng tang tốc của ô tô-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

Tài liệu tham khảo 28

Lời Nói Đầu

BTL môn học Lý thuyết Ô tô là một phần của môn học "Lý thuyết ô tô",bằng cách vận dụng cáclý luận, các nội dung của môn học để tiến hành tính toán sức kéo, động lực học kéo của một ô tô.Tính toán sức kéo của ô tô nhằm xác định các thông số cơ bản của ô tô: Công suất động cơ,các thông số của hệ thống truyền lực nhằm đảm bảo chất lượng kéo cần thiết của ô tô

Tính toán sức kéo cho ta biết một số thông số kỹ thuật, trạng thái, tính năng và khả nănglàm việc của ô tô, nhằm mục đích phục vụ cho quá trình vận hành khai thác ô tô có hiệu quả,đảm bảo tính năng kinh tế - kỹ thuật tối ưu

Nội dung của Bài tập lớn gồm 2 phần :

Chương 1:THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ

Chương 2:TÍNH TOÁN SỨC KÉO

Mẫu xe tham khảo: Xe Tải HUYNDAI HD65

Nội dung Bài Tập Lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy Vũ Văn Tấn Bộ

môn Cơ Khí Ôtô-Đại Học Giao Thông Vận Tải

Sinh viên thực hiện

Hà Ngọc Anh Quân

Chương 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ 1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe:

Bốn hình chiếu cơ bản của xe Huyndai HD65-2,5 tấn

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

1.2.1 Thông số theo thiết kế

a)Thông số theo thiết kế phác thảo:

- Động cơ dùng trên ô tô : Diesel [3]

- Hệ thống truyền lực cơ khí

- Loại ô tô : Ô tô tải 2 cầu

- Số vòng quay ứng với công suất cực đại nN = 2900 (vòng/phút )

-Vận tốc chuyển dộng cực đại :130km/h

-Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất:Ψmax=0,55

- Số người cho phép chở (kể cả lái xe) : 03

- Động cơ bố trí đằng trước phía trong cabin, dẫn động cầu sau chủ động (F-R)

- Công thức bánh xe 4  2 - cầu sau chủ động

Kí hiệu lốp:7.00R16 ⇒Ta có :B=7.0 (inch) ;d=16 (inch)

rbx : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

G h:Trọng lượng trung bình của 1 người

n e:Số chỗ ngồi trong cabin

G=2905+3.55+2500=5570(KG)=54641,7(N)

Xác định phân bố tải trọng lên các trục :

-Khi xe không tải:

Chương 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

2.1.1 Xác định động cơ theo điều kiện cản chuyển động ( chuyển động với vmax):

G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô (N)

Ψv:hệ số cản tổng cộng (Ψv=¿ f+i=f vì đang xét ô tô chuyển động trên đườngkhông có độ dốc)

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

K : Hệ số cản của không khí (Ns2/m4)

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

: Hiệu suất của hệ thống truyền lực

Thay số vào ta có :

Nev = 0,851 (0,028.54641,7.36,11 + 0,6.5,028.36,113) =232109.55 (W)=232,11(KW)

- Công suất lớn nhất của động cơ :

+Theo phương pháp S.R Laydecman :

Với động cơ diesel : =1

Trong đó : a, b, c là các hệ số thực nghiệm

Với động cơ diesel 4 kỳ : a = 0,5 ; b = 1,5; c = 1

Thay vào ta được Nev = Nemax

Hình 2.1 Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00

2.2 Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực

2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính :

ipc : Tỷ số truyền của tay số cao của hộp số phụ hoặc hộp phân phối

Do ở đây không có hộp số phụ hay hộp phân phối nên ta lấy ipc = 1

nemax: là số vòng quay của trục khuỷu tương ứng

nemax = nN = 2900 (vg/ph)

rbx : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

⇒io =0,105 0,36.29001.1.36,11 = 3,035

2.2.2 Xác định tỉ số truyền các tay số của hộp số:

Hộp số chính gồm 05 số tới và 01 số lùi, dẫn động cơ khí

a)Tỉ số truyền của tay số 1

Tỉ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục được lực cản lớn nhất cảnmặt 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

Trong đó: Pk max – lực kéo lớn nhất của động cơ

Pψ max – lực cản tổng cộng của đường

-Trong đó :Ψmax=0,55 hệ số cản tổng cộng lớn nhất của mặt đường đã cho

M emax :momen xoắn cực đại của động cơ,N.m

G :trọng lượng của toàn bộ ô tô N

րtl:hiệu suất truyền lực: րtl=0,85

io:tỉ số truyền của truyền lực chính

b)Tỉ số truyền tại các tay số trung gian

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

- Công thức xác định

q = [1]Trong đó : n : Số cấp số của hộp số thiết kế

: tỉ số truyền của tay số 1 :tỉ số truyền của tay số cuối cùng (ở đây là số 5 ).chọn =1

2.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo.

Phương trình cân bằng lực kéo:

Vi : Vận tốc chuyển động của ô tô theo số vòng quay của trục .

khuỷu động cơ khi ô tô chuyển động ở cấp số i

Bảng 2.3: Giá trị lực kéo ứng với từng tay số

196.83 810.22 2320 5.237 31933.2 8.023 20855.3 12.278 13620.98 18.801 8894.86 28.803 5806.04 217.25 794.94 2610 5.892 31330.7 9.026 20461.8 13.812 13363.98 21.151 8727.03 32.404 5696.49 232.11 764.36 2900 6.546 30125.7 10.029 19674.8 15.347 12849.98 23.501 8391.37 36.004 5477.40

Việc sử dụng lực kéo của ô tô còn bị giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt

đường Vì vậy để đánh giá khả năng bị trượt quay của bánh xe ta dựng thêm đồ thị lực bám

P = z2.m k2. =38249,19.1,2.0,8=36719,22 (N) [2]

-Trong đó:

mK: hệ số phân bố tải trọng (chọn mK=1,2)

Zφ:tải trọng tác dụng lên cầu chủ động

φ: hệ số bám của bánh xe với mặt đường (chọn φ=0,8)

Bảng 2.4: Giá trị lực cản , lực bám đường ứng với từng tay số

Pφ(N) 36719.2 36719.22 36719.2 36719.22 36719.2 36719.2

- Dựng đồ thị Pk =f(v) và Pφ=f(v).Ta có đồ thị cân bằng lực kéo:

Hình 2.2: Đồ thị cân bằng lực kéo

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 0.0

Trục tung biểu diễn Pk , Pf , Pw Trục hoành biểu diễn v(m/s)

Dạng đồ thị lực kéo của ô tô Pki=f(v) tương tự dạng đường cong Me=f(ne) của đường đặc tính tốc

độ ngoài của động cơ

Khoảng cách 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 ô tô phải nhỏ hơn lực bám giữa các bánh xe và mặt đường theo bảng

Vận tốc lớn nhất là giao điểm của lực cản và ở tay số lớn nhất

2.3.2 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất

Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động

Ne :Công suất đã xác định ở trên

րtl:hiệu suất truyền lực

Bảng giá trị công suất ứng với vận tốc tại các tay số

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 0.00

50.00 100.00 150.00 200.00 250.00

PK : Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động

itl : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực Nhân tố động lực học bị giới hạn bởi điều kiện bám của bánh xe

D = [1]

Để ô tô chuyển động không bị trượt

D  D 

-Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học

Thiết lập bảng giá trị trung gian

Ta có bảng giá trị trung gian của ở các tay số khác nhau và theo tốc độ chuyển độngcủa

f 0.015 0.015 0.015 0.015 0.021 0.028

Hình 2.4: Đồ thị nhân tố động lực học ô tô

- 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000

- 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800

Trong đó : g : Gia tốc trọng trường

: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

= 1 + 0,05.(1 + ihi2.ip2 ) [1]

Do chọn ip = 1 nên ta có : = 1 + 0,05.( 1+ ihi2 )

- ở tay số I : =2,562

- ở tay số II : =1,695

- ở tay số III : = 1,325

- ở tay số IV : = 1,167

- ở tay số V : j5 = 1,1

Bảng 2.9: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

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

- Khi xe chuyển động với vận tốc V < 22,2 m/s thì f = fo = 0,015

- Khi xe chuyển động với vận tốc V > 22,2m/s thì f = fo .-Lập bảng tính toán các giá trị j i theo v iứng với từng tay số.

Bảng 2.10: Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

Tay số

1

V1 0.655 1.309 1.964 2.618 3.273 3.928 4.582 5.237 5.892 6.546D1 0.353 0.419 0.474 0.518 0.551 0.573 0.583 0.583 0.571 0.549 f1 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015j1 1.292 1.545 1.755 1.924 2.049 2.133 2.174 2.172 2.129 2.042

Tay số

2

V2 1.003 2.006 3.009 4.012 5.014 6.017 7.020 8.023 9.026 10.029 D2 0.230 0.273 0.309 0.338 0.359 0.372 0.379 0.378 0.370 0.355 f2 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015j2 1.245 1.494 1.701 1.865 1.987 2.067 2.104 2.099 2.052 1.963

Tay số

3

V3 1.535 3.069 4.604 6.139 7.673 9.208 10.743 12.278 13.812 15.347 D3 0.150 0.178 0.201 0.219 0.232 0.240 0.243 0.241 0.234 0.222 f3 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015j3 1.001 1.207 1.376 1.509 1.604 1.663 1.686 1.671 1.620 1.532

Tay số

4

V4 2.350 4.700 7.050 9.401 11.751 14.101 16.451 18.801 21.151 23.501 D4 0.098 0.115 0.129 0.139 0.146 0.149 0.148 0.143 0.135 0.123 f4 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.021j4 0.697 0.844 0.960 1.045 1.100 1.123 1.116 1.077 1.008 0.861

Tay số

5

V5 3.600 7.201 10.801 14.402 18.002 21.602 25.203 28.803 32.404 36.004 D5 0.063 0.073 0.080 0.083 0.082 0.078 0.071 0.060 0.046 0.029 f5 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.021 0.023 0.025 0.028j5 0.432 0.520 0.577 0.604 0.600 0.566 0.447 0.334 0.190 0.007Từ kết quả tính ta xây dựng đồ thị j = f(v):

Hình 2.5: Đồ thị gia tốc của ô tô

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 0.000

0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

(m/s)

-Nhận xét:

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

Tốc độ nhỏ nhất của ô tô là vmin= (m/s) tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ nhất của động

cơ nmin= (vòng/phút)

Trong khoảng vận tốc từ 0 đến vmin ô tô bắt đầu khởi hành khi đó , ly hợp trượt và bướm ga mởdần dần

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

2.3.5.Xác định thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc

2.3.5.1.Xây dựng đồ thị gia tốc ngược

Từ phương trình j = ⟹ dt = Suy ra : Khoảng thời gian tăng tốc từ v1 ⇒v2 củaô tô là :

t1,2 = dv [1]

- Dựng hàm số = f(V) (Dựa vào đồ thị : j = f(V) )

ti : là thời gian tăng tốc từ v1  v2

ti = : Với là diện tích giới hạn bởi phần đồ thị = f(V) ; V = v1; V = v2 và trụchoành (OV)

Suy ra : Thời gian tăng tốc toàn bộ

t =

n : Số khoảng chia vận tốc (Vmin đến Vmax)

(Vì tại Vmax thì j = 0 ⇒ =  Do đó chỉ tính tới giá trị V = 0,95.Vmax = 34,3m/s)

- Lập bảng tính gia tốc ngược 1/j :

Bảng 2.11: Giá trị 1/J ứng với từng tay số

0.655 0.797 1.003 0.828 1.535 1.031 2.350 1.484 3.600 2.404 1.309 0.667 2.006 0.690 3.069 0.855 4.700 1.224 7.201 1.996 1.964 0.587 3.009 0.606 4.604 0.750 7.050 1.075 10.801 1.795 2.618 0.536 4.012 0.552 6.139 0.684 9.401 0.987 14.402 1.712 3.273 0.503 5.014 0.519 7.673 0.643 11.751 0.938 18.002 1.721 3.928 0.483 6.017 0.499 9.208 0.620 14.101 0.918 21.602 1.825 4.582 0.474 7.020 0.490 10.743 0.612 16.451 0.924 25.203 2.309 5.237 0.474 8.023 0.491 12.278 0.617 18.801 0.957 28.803 3.096 5.892 0.484 9.026 0.502 13.812 0.636 21.151 1.022 32.404 5.435 6.546 0.504 10.029 0.525 15.347 0.672 23.501 1.198 34.300 0.000

Biểu đồ gia tốc ngược:

2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc-quãng đường tăng tốc của ô tô

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 điểmchuyển số(Vmax)

¿>M e =M N [a+b V i tl

w N r bx −c ( V i tl

w N r bx)2

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

2.3.5.3 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

Tính gần đúng theo công thức:

Ta có : Si = 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 :S=∑

i=1

n

F S i

2.3.5.5 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô

- 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 vàloại động cơ đặt trên ôtô

Người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 3s

(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):

Δv = j ∆ t= f g δ

j ∆ t+ K F V G δ2 g

j ∆ t (m/s)Trong đó: f – hệ số cản lăn của đường f = f0.(1+ V15002 )

g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2]) ∆t – thời gian chuyển số [s]

δj = 1 + 0,05.[1 + (i hi)2.(ip)2]

Từ công thức trên ta có bảng sau:

Bảng 2.12:Độ giảm vận tốc khi sang số

số 1 → số 2 2,562

Thời gian chuyển số ở giữa các tay số được chọn: ∆ t = 1(s)

Thực tế để thiết kế ô tô phải trải qua rất nhiều khâu thử nghiệm và hàng trăm kỹ sư cùngnhau nghiên cứu Mặt đường cũng không phải lúc nào cũng hoàn hảo lên thực tế hiện tượng trượtcũng khó tránh khỏi, hay khả năng tăng tốc cũng vậy vì đây là xét toàn tải.

Em xin trân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của các thầy ,cô giáo trong quá trình làmbài tập và giảng dạy đã tận tâm giúp đỡ , theo sát chúng em suốt học kì qua

Cảm ơn thầy cô đã theo dõi

Tài liệu tham khảo :

[1.] NGUYỄN HỮU CẨN(chủ biên),DƯ QUỐC THỊNH, PHẠM MINH THÁI,NGUYỄN VĂNTÀI, LÊ THỊ VÀNG Lý thuyết ô tô máy kéo Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật

[2.] PGS TS CAO TRỌNG HIỀN (chủ biên), PGS TS ĐÀO MẠNH HÙNG Lý thuyết ô tô.Nhà xuất bản Trường Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội 2010.s

[3.]Trang wed tham khảo về thông số xe mẫu:

https://hyundainamphat.com.vn/xe-tai-hyundai-hd65.html