LỜI NÓI ĐẦUTính toán sức kéo ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản củađộng cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết củachúng trong các điều kiện
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
-& -BÀI TẬP LỚNHỌC PHẦN LÝ THUYẾT ÔTÔ
Tính toán sức kéo của ôtô
GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH
Đà Nẵng - 2023
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Tính toán sức kéo ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản củađộng cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết củachúng trong các điều kiện sử dụng khác nhau, phù hợp với các điều kiện đã cho của
ô tô Từ đó để xác định các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng kéo của ô tô như chỉ tiêuvận tốc lớn nhất, góc dốc lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục được, giatốc lớn nhất của ô tô, quãng đường và thời gian tăng tốc ngắn nhất khi đạt vận tốc
là lớn nhất Các chỉ tiêu trên có thể tìm được khi giải phương trình chuyển độngcủa ô tô bằng phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích
Tài liệu tính toán sức kéo ô tô có thể làm tài liệu nghiên cứu cho nhiều đốitượng khác nhau như: Sinh viên cơ khí, thợ sửa chữa ô tô trong các gara cũng nhưnhững người có nhu cầu khác…
Vì kiến thức còn hạn chế vì vậy tài liệu không thể không có những sai xót vìvậy mong nhận được những đóng góp của thầy giáo cũng như các bạn để tài liệungày càng được hoàn thiện
Trang 3Phần I Các thông số tính toán
1 Các thông số cho trước
- Loại oto: Con
- Số người chở (kể cả người lái): ̀
- Tải trọng bản thân Go[KG]: 1120
- Hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước/cầu sau: 0.55/0.45
- Vận tốc cực đại [km/h]: 175
- Sức cản lớn nhất của đường max : 0.33
- Lắp động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu: Xăng
3 Các thông số tính toán và yêu cầu
- Xác định trọng lượng ô tô và tải trọng tác dụng lên cầu trước và cầu sau
- Xác định công suất cần thiết của động cơ, xây dựng đặc tính tốc độ của động
cơ
- Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính và tỷ số truyền của hộp số
- Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo: Lập đồ thị cân bằng công suất, đồ thị cânbằng lực kéo, đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc, đồ thi thời gian tăngtốc, đồ thị quãng đường tăng tốc
- Đồ thị đường đặc tính ngoài động cơ, đồ thị công suất kéo, đồ thị lực kéo, đồthị nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc, đồ thị gia tốc ngược, đồ thị thời giantăng tốc, đồ thị quãng đường tăng tốc
Trang 4Phần II: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGOÀI CỦA ĐỘNG
I Xác định trọng lượng và sự phân bố trọng lượng
- d=16 inch là đường kính mâm
- 65 là tỷ lệ % chiều rộng chiều cao
Chiều cao của phần đầu lốp H= 10065 *B =133.25 mm
- Ta chọn hệ số biến dạng = 0.945
- Bán kính thiết kế của bánh xe
Trang 5- Đường công suất Ne = f(ne)
- Đường mô men xoắn Me = f(ne)
1 Xác định công suất của động cơ Nev tại Vmax
Nev = ηtl1 ( Y.G.vmax + K.F.vmax2 )
Trong đó:
- G : tổng trọng lượng của ô tô = 1620 kG
- vmax : vận tốc lớn nhất của ô tô 175 (km/h) = 48.61 m/s
- K : hệ số cản khí động học, chọn K = 0,025 (kG.s2/m4)
- F : diện tích cản chính diện F = B.H =0.8*1.6*1.5 = 1.92(m2)
- TL: hiệu suất của hệ thống truyền lực: chọn = 0,93
- f0 : là hệ số cản lăn của đường (chọn f0 = 0,018 với đường nhựa tốt )
- Y : Sức cản lớn nhất của đường tại Vmax
Vì V = 175 km/h nên f = f0 *(1 + v2
1500 ) = 0.046 Suy ra:
Trang 6Công suất cực đại Nemax
Nemax = Nev / (a*(nN nv) + b*(nN nv)2 – c*(nN nv)3 )
Trong đó:
- a,b,c là các hệ số thực nghiệm với động cơ xăng 4 kì a=b=c=1
- nv = 5500 v/p : số vòng quay tại vmax
nN nv = 1,1 nN = 5000 v/p : Số vòng quay tại Nemax
Trang 7Phần III Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực:
Trang 8- rbx = 0,32 (m)
- nemax =5500 (v/p) - số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất
- vmax =48.611 (m/s) - tốc độ lớn nhất của ôtô
- ihc = 1 - tỷ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số
- ip = 1 - tỷ số truyền của hộp phân phối chính
i o=0.1047∗0.32∗5500
2 Tỷ số truyền của hộp số
a Tỷ số truyền của tay số 1
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
Trang 9 M emax ∗i o ∗i h 1 ∗η tl ∗i p
b Tỷ số truyền của các tay số trung gian
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 h 1
i hn=1.258
Trong đó
- n – số cấp trong hộp số (n = 5)
- ih1 – tỷ sô truyền của tay số 1 (ih1 = 8)
- ihn – tỷ số truyền của tay số cuối cùng trong hộp số (ihn = 1)
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 h 1
q i−1
Trong đó i hi – tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số (i=1;2;…;n-1)
Từ 2 công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số như sau:
Trang 1011.180
14.058
17.67
11.114
13.975
17.572
22.09
3000
10.606
13.336
16.770
21.087
26.515
10.1013500
12.374
15.559
19.565
24.601
30.934
11.7854000
14.141
17.782
22.360
28.116
35.354
13.4684500
15.909
20.005
25.154
31.630
39.773
15.1525000
17.677
22.227
27.949
35.145
44.192
16.8355500
19.444
24.450
30.744
38.659
48.611
18.519
Phần IV: Đánh giá lực kéo và công suất kéo của Ôtô
1 Cân bằng lực kéo của Ôtô
a Phương trình cân bằng lực kéo
Pk = Pf ± Pi + Pꙍ + Pj + Pm
Trang 11 f: Hệ số cản lăn của đường
Ta xét trường hợp xe chuyển động ổn định ở đường bằng, không kéo
Trang 12Bảng lực cản
Lực cản (Pf + P𝜔) 750.975 932.456 1037.922 1204.679 1468.344 1885.234
2 Cân bằng công suất Ôtô
a Phương trình cân bằng công suất
Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động
Nk = Nf + Ni + Nꙍ + NjTrong đó:
- Nk = Ne η t: Công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động
- Nf + Ni = G.f.v.cosα + G.v.sinα = G.f.v: Công suất tiêu hao cho lực cản của đường
- Nꙍ = K.F.v3: Công suất tiêu hao do lực cản không khí
Trang 13- Nj: Công suất tiêu hao do lực quán tính
Xe chuyển động ổn định và đi trên đường bằng, nên ta có công suất tiêu hao do lực cản: Nf + Nꙍ= G.f.v + K.F.v3
b Đồ thị cân bằng công suất
Đồ thị cân bằng công suất
Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5
Nk lùi công cản
Trang 14- M e : Moment xoắn tại từng số vòng quay
- r b : Bánkính bánh xe.
- F : Phần tiết diện chịulực cản
Ta có bảng tính toán nhân tố động lực học ứng với từng tay số
Trang 15Tay số 4 Tay số 5 Tay số lùi
Trang 17- Nhận xét:
+ Giá trị vận tốc nhỏ nhất vmin trên đồ thị gia tốc sẽ tương ứng với số
vòng quay ổn định nhỏ nhất của trục khủy động cơ nemin
+ Trong khoảng vận tốc từ 0-vmin thì ô tô bắt đầu giai đoạn khỏi hành, lúc đó
li hợp bị trượt và bướm ga hay thanh răng của bơm cao áp mở dần dần, thờigian khỏi hành này kéo dài không lâu và tùy vào loại xe
⇒ Do vậy khi tính toán lý thuyết về gia tốc thì quá trình trượt của ly hợp ta
có thể bỏ qua, vì vậy khi tính toán và xây dựng đồ thị ta bắt đầu từ vận tốcnhỏ nhất
Phần VII : Xác định thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc
1 Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc:
a) Thời gian tăng tốc:
Trang 18- Vậy: ∆ t i=(v 2−v1
J i 1+ 1
J i 2)
⟹ Thời gian tăng tốc: t =∆ t1+∆ t2+ +∆ t i
b) Quãng đường tăng tốc:
- Từ công thức tính vận tốc:
dt
⟹ ds =v dt
- Xét quãng đường đi được của ô tô khi tăng tốc v1 đến v2:
- Vậy khoảng quãng đường tăng tốc là ∆ S i=(V i 1 +V i 2
2 ) ∆ t i
- Quãng đường tăng tốc được xác định:
S =∆ S1+∆ S2+…+∆ S n
2 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ô tô:
- Khi 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 ô tô
- 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 là khác nhau):
Trang 19- Tính thêm lực cản không khí thì áp dụng công thức sau:
- Quãng đường xe đi được trong quá trình chuyển số là:
+ Khi áp dụng lực cản không khí thì áp dụng:
+ Nếu không áp dụng lực cản thì áp dụng:
Trong đó: - v i: vận tốc mã từng tay số
- t c: thời gian chuyển số ( chọn =2s)
- Bảng giá trị độ giảm vận tốc, quãng đường đi:
Trang 21KẾT LUẬN Việc tính toán động lực học kéo của ô tô chỉ có ý nghĩa về mặt lí thuyết do tính tương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán không chính xác so với thực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo ô tô được thựchiện trên đường hoặc bệ thử chuyên nghiệp.
