Bài tập môn học lý thuyết ô tô nhiệm ụ 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

Giảng viên phụ trách lớp học phần: TS Phan Minh Đức

Đà Nẵng - 2023

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: Nhóm B:

Hoàng Văn Tài (103210034 – 21C4CLC1) Nguyễn Thành Tâm (103210035 – 21C4CLC1) Đặng Văn Thắng (103210036 – 21C4CLC1) Phạm Quang Thương (103210037 – 21C4CLC1) Phan Minh Triệu (103210038 – 21C4CLC1)

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

BÀI TẬP MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ

-o0o -Mã lớp học phần: 21.18 Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 02

Nhiệm ụ: 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]: 5500

 Vận tốc cực đại [km/h]: 92

 Sức cản lớn nhất của đường ô tô vượt được: 0.317

 Lắp động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu: Tùy chọn

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 9 tháng 11 năm 2022

Giảng viên phụ trách lớp học phần

TS Phan Minh Đức

1 Giới thiệu chung, nhiệm vụ tính toán thiết kế 5

2.1 Xác định trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ, 5 phân bố trọng lượng xe tải.

2.1.1 Trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ 5

2.3 Tính chọn động cơ và xây dựng đặc tính tốc độ của động cơ 7

2.3.2 Xậy dựng đường đặc tính tốc độ của động cơ 7

2.5 Xác định tỷ số truyền của số cao nhất của hộp số 9 2.6 Xác định số cấp và tỷ số truyền các số trung gian của hộp số 10

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.

10

2.8.4 Đồ thị gia tốc 15

2.8.6 Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc 18

2.8.6.3 Bảng giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc 19 2.8.6.4 Đồ thị thời gian tăng tốc - quãng đường tăng tốc 21

1 Giới thiệu chung, nhiệm vụ tính toán thiết kế.

1.1 Giới thiệu chung.

Lý thuyết ô tô nhằm mục đích xác đính những thông số cơ bản của động cơ và hệthống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết của chúng trong các điềukiện sử dụng khác nhau, phù hợp với các điều kiện đã cho của xe tải Từ đó để xác địnhchỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo của xe tải như vận tốc lớn nhất, gia tốc lớn nhất, tốc độcực đại mà ô tô cần đạt được khi chạy trên đường nằm ngang, sức cản lớn nhất của đường

mà ô tô cần khắc phục, … Các chỉ tiêu có thể tìm được khi giải phương trình chuyểnđộng của xe tải Khi tính toán sức kéo của ô tô còn nhằm mục đích xây dựng các đồ thịđặc tính quan trọng như: Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ, đồ thị cân bằng công suất,cân bằng lực kéo, hệ số nhân tố động lực học của ô tô khi đầy tải, khi tải trọng thay đổi

và đồ thị gia tốc 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 xe tải

2.1.1 Trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ.

2.1.1.1 Xác định trọng lượng bản thân chiếc xe

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

5500 kg, ta chọn số liệu tham khảo của xe MITSUBISHI FUSO FA140L DL2 có trọng lượng xe là: Go = 5305 kg ( sửa về N )

-Thiếu: lập luận về chọn theo oto cùng chủng loại, tham khảo của oto , ( tính kttheo yc cua de )

phân bố trọng lượng xe tải ( Thêm mục tiêu đề )

Vậy ta có: G = 5305 + 3*(65 + 20) + 5500 = (11060 kg = 108461.146 N thêm về

1 kg = bao nhiêu N từ đó sửa)

Trọng lượng xe không tải: G= 5305 + 3*(65+ 20) = 5560 kg

2.1.2 Dự kiến phân bộ trọng lượng lên trục xe tải

khi oto đầy tải

Ta chọn hệ số phân bố tải trọng lên trục 2 là m2 = 65% => m1= 35%

Tải trọng phân bố cầu trước:

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 = 3871 (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

Suy ra: Z2 = Gb2 = 7189 (Kg)

2.2.3 Xác định chọn lốp xe.

Vì khối lượng đặt vào cầu sau lớn hơn nhiều so với cầu trước nên lốp sau sẽ chịutải lớn hơn Nên ta sẽ chọn lốp theo bánh sau cho toàn bộ lốp là:

Xác định trong lượng tối đa mối lốp oto phải chịu

bổ sung nhản hiện , tên các thông số lốp , tên khý hiệu giauwr các lốp

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

2.3.1 Tính chọn động cơ:

- Loại động cơ diezel, 4 xilanh thẳng hàng, phun nhiên liệu trực tiếp, với hệ

thống làm mát khí nạp

- Kiểu động cơ: 4D37 100,

- Công suất: 136 kW tại 2500 (v/phút)

2.3.2 Xây dựng đường đặc tính tốc độ của động cơ:

Phương trình đặc tính ngoài của động cơ:

- Phương trình công suất ứng với từng giá trị số vòng quay của trục khuỷuđộng cơ được viết theo công thức thực nghiệm của S.R Lây Đécman:

- Ne = f(ne) = Nemax * (a*λ + b* λ2 – c* λ3) ( Giảit thích các đại lượng )

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

+ nv = 2500 v/p: số vòng quay của trục khuỷu khi ô tô đạt vận tốc cực đại

+ ihc = 1: Tỷ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số

+ ipc = 1: Tỷ số truyền của hộp phân phối chính

+ vmax = 92 km/h = 25,5 m/s

- i0 = 0.105∗ri bx ∗n v

hc ∗i pc ∗v max = 4,25

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

Tính chọn tỷ số truyện cáo nhất của hộp số

Chọn theo tỷ số truyền tăng ,

- Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục được lực cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọiđiều kiện chuyển động

– Theo điều kiện chuyển động, ta có:

– Thảo mãn đk bám của bánh xe chủ động

– Chiếc xe có kn đi chậm như người đi bộ 3- 5 km/h

Pk max ≥Pψ max + PW

 Pk max – lực kéo lớn nhất của động cơ

 Pψ max – lực cản tổng cộng của đường

 PW – lực cản không khí– Khi ôtô chuyển động ở tay số 1 thì vận tốc nhỏ nên có thể bỏ qua lực cản không khí PW

– Vậy: Pk max =M emax ∗i h 1 ∗i0∗η tl

r bx =G∗Ψ max ≤ P φ =Z2∗φ

 M emax ∗i0∗i h 1 ∗ƞ tl

r k ¿ ψmax * G

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 = 0,8 : đường tốt)

- Chọn phương án phân bố theo quy luật cấp số nhân

- ( giải thích tại sao cấp số nhân lại phù hợp với xe ) tỷ số truyền 2 số liên tiếpthoe giá trị l

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

- Trong đó:

- ihk – tỷ số truyền của tay số thứ k trong hộp số (k= 1; 2; …; n-1)

- Từ công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:

- + Tỷ số truyền của tay số 2: ih2 = 4,86

- + Tỷ số truyền của tay số 3: ih3 = 3,27

- + Tỷ số truyền của tay số 4: ih4 = 2,2

- + Tỷ số truyền của tay số 5: ih5 = 1,48

- + Tỷ số truyền của tay số 6: ih6 = 1,00

- Tỷ số truyền của tay số lùi: ihl = 1,2¿ih1 = 1,2¿7,21 = 8,652

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

Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số

2.7 Xác định trục bánh xe chủ động

- Xe chuyền động 1 cầu sau và có 1 trục bánh xe chuyển động

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.

2.8.1 Đồ thị cân bằng công suất:

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

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

– Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

∑N c = Nf + Nω

=> ∑N c = G*f*v +K*F*v3

G= 108461,146 N f= 0,0205

k*F=0.6 x 3.025– Lập bảng tính ∑N c (công cản của ô tô ứng với mỗi tay số):

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 0.00

20.00 40.00 60.00 80.00 100.00

120.00

140.00

Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nk6 Nc

Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động.

Pki = M r ki

đ = M e .i0r i hi ƞ tl

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)

2.8.3 Đồ thị hệ số nhân tố động lực khi đầy tải và khi tải trọng thay đổi:

- 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 khách Tỷ số này được ký hiệu

2.10

0.27

3.12

2.62

0.27

3.90

3.15

0.27

4.68

0.1

8 6.94

0.12

10.31

D phi f

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 )

0.020

0.020

0.020

0.020

0.021

13.74

15.4

6 17.18 18.89

D5 0.07 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.07 0.07 0.06

f5 0.020 0.020 0.020 0.021 0.021 0.021 0.022 0.023 0.023 0.024 0.025J5 0.44 0.48 0.50 0.52 0.52 0.51 0.49 0.45 0.41 0.35 0.28

15.30

17.85

20.40

22.9

5 25.50 28.05

D6 0.05 0.05 0.05 0.05 0.06 0.05 0.05 0.05 0.05 0.04 0.04

f6 0.020 0.020 0.021 0.021 0.022 0.023 0.024 0.026 0.027 0.029 0.030J6 0.25 0.28 0.29 0.30 0.29 0.28 0.26 0.23 0.18 0.13 0.07

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

+ 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: ti=∑

i=1

n

F i

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

- (vì tại j = 0 → 1j = ∞ Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax = 85,5 (km/h)

- Lập bảng tính giá trị 1j theo v:

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

0.35 1.13 0.52 1.06 0.779 1.17 1.16 1.52 1.72 2.28 2.55 3.970.71 1.06 1.05 0.99 1.559 1.09 2.31 1.41 3.44 2.10 5.10 3.611.06 1.01 1.57 0.94 2.338 1.04 3.47 1.34 5.15 1.99 7.65 3.421.41 0.99 2.10 0.92 3.117 1.01 4.63 1.31 6.87 1.94 10.20 3.351.77 0.98 2.62 0.91 3.897 1.00 5.79 1.30 8.59 1.93 12.75 3.392.12 0.99 3.15 0.92 4.676 1.01 6.94 1.31 10.31 1.97 15.30 3.562.48 1.01 3.67 0.94 5.456 1.04 8.10 1.35 12.02 2.06 17.85 3.882.83 1.06 4.20 0.99 6.235 1.09 9.26 1.43 13.74 2.21 20.40 4.443.18 1.13 4.72 1.06 7.014 1.18 10.41 1.55 15.46 2.45 22.95 5.483.54 1.24 5.25 1.16 7.794 1.30 11.57 1.74 17.18 2.85 25.50 7.673.89 1.41 5.77 1.33 8.573 1.49 12.73 2.04 18.89 3.55 28.05 0.00

m/s

2.8.6 Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc:

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)

Với + D = G1(M e ∗i0∗i h i ∗η tl

r bx −K∗F∗V2

) (2) + f =f0∗(1 + V2

1500) (3) + M e =M N[a+b ∗w e

2.8.6.1 Thời gian tăng tốc:

Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấpsang 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=∑

- 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 xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 2s

(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∗V2∗g

G ∗δ j ∗∆ t (m/s)Trong đó: + f – hệ số cản lăn của đường f = f0 ¿(1 + V

δi Δt (s) Δv (m/s) vimax (m/s)

Thời gianchuyển số ởgiữa các tay sốđược chọn: ∆t

đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc

t (s)

S (m)

m/s

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

Bảng - Tính năng kỹ thuật ô tô

T

T

FUSO FA140L– DL2

6 Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi không tải: [KG] 5560

7 Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải: [KG] 11060

- Số vòng quay ở chế độ phát mô men lớn nhất: [v/ph] 1500-2500

12 Tỷ số truyền của truyền lực chính:

14 Thời gian tăng tốc đến vận tốc lớn nhất: [s]

15 Quãng đường tăng tốc đến vận tốc lớn nhất: [m]

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Phan Minh Đức “Bài giảng môn học Lý Thuyết Ôtô “ năm 2007.

[2] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Thái Phạm Minh, Nguyễn Văn Tài và Lê Thị

Vàng.” Lý Thuyết Ô Tô Máy Kéo “, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ Thuật, tái bản lần 5

năm 2005

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY ĐÃ XEM QUA

CHÚC THẦY MỘT NGÀY TỐT LÀNH