Bài tập lớn Lý thuyết ô tô

Bao gồm file ex, pp và w. Lý thuyết ô tô 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 ô tô 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 dân củaThầy Lê Ngọc Định Bộ môn cơ khí ôtô Đại học Duy Tân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN

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: Tmax = 0.4

Xe tham khảo: Toyota Fortuner 2017 V4x2

Sinh viên: TRẦN ĐỨC LONG

VÕ HUỲNH TIÊU KHÔI NGUYỄN PHI KHA TRẦN QUANG LỢI TRƯƠNG THIÊN LONG Hệ: Chính quy

Người hướng dẫn: Thầy Lê Ngọc Định

Đà Nẵng , Ngày.….Tháng….Năm 2023

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ 5

1.1 Xác định kích thước của xe 5

1.2 Các thông số thiết kế , thông số chọn và tính chọn : 6

1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng trên ô tô 7

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO 9

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 9

2.2 Tỷ số truyền của hộp số 10

a Tỷ số truyền của tay số 1 10

b Tỷ số truyền của các tay số trung gian 11

c Tỷ số truyền của các tay số 12

2.3.Xây dựng đồ thị 12

2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô 12

2.3.2.Phương trình cân bằng công suất của ôtô 13

2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 14

2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 18

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

2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược 21

2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 24

2.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo 26

2.4.1 Khả năng leo dốc lớn nhất: 26

2.4.2 Khả năng kéo móc lớn nhất 27

2.4.3 Khả năng gia tốc lớn nhất: 27

2.4.4 Thời gian tăng tốc tới 100m/h 27

KẾT LUẬN 29

LỜI NÓI ĐẦU

Lý thuyết ô tô 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 ô tô 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:

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dân củaThầy Lê Ngọc Định

Bộ môn cơ khí ôtô - Đại học Duy Tân

CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH

Ô TÔ

1.1 Xác định kích thước của xe

-Các hình chiếu của xe Toyota Fortuner 2017 V 4x2

-Các kích thước cơ bản :

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

a) Thông số theo thiết kế phát thảo:

- Loại động cơ: động cơ xăng, 4 xi lanh thẳng hàng, Dual VVT-i

- Dung tích cộng tác: từ 2.7 đến 4.0 lít

-Công suất tối đa: Pmax = 110(148)/3400

G = 1875+7.(60 + 20) = 2435 (kG)

- Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 2435 (kG)=24350 (N)

- Phân bố trọng lượng: xe con tải trọng tác dụng lên cầu trước (G1) chiếm từ (55%

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)

Nemax [a ne

nN+b(nN ne )2−C (nN ne )3]

- Đặt ⅄ = nN ne với động cơ xăng không hạn chế tốc độ có (⅄= 1,1 ÷1,2)

Chọn ⅄=1,1 ( đối với động cơ xăng )

+ Động cơ xăng : a = b = c = 1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm )

• Hiệu suất truyền lực: ηtltl = 0.85

Hệ số cản tổng cộng của đường: ψ max = 0,4.

- xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài:

+ Tính công xuất của động cơ với số vòng quay khác nhau ( sử dụng công thức laydecman)

(1) Ne = (Ne)max [a.⅄ +b ⅄² - c.⅄³ ] (kw)

Trong đó :

- Ne và ne : công suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính

+ Tính mômen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác nhau :

- Các thông số Nn= 5200 (vòng/ phút); Ne ; Me tính theo công thức như trên

- Cho λ = 𝑛 𝑒

𝑛 𝑁

với λ = 0,2; 0,3;0,323;0,339;….; 1,07;1,1;1,15

2.2 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 đảm 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

itl= G ψmax rbx

MEmax ηtltl

=24350.0.4 0 518656.0.85 = 9.048–Theo điều kiện chuyển động, ta có:

●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 = Memax io ih1 ηtltl rb

- Mặt khác, Pk max còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với

mặt đường :

Pk max Pφ = mk.Gφ.φTrong 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 )

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

+ n : số cấp trong hộp số (n = 6)

+ ih1: tỷ sô truyền của tay số 1 (ih1 = 2.57)

+ ihn : tỷ số truyền của tay số cuối cùng trong hộp số (ih6 = 1)

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: ih2 = 9,0481.15 = 7.86

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

Pφ = mk.Gφ.φ

c Tỷ số truyền của các tay số

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

Tay số 1 2 3 4 5 Lùi

2.3.Xây dựng đồ thị.

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

- Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô:

Pk = Pf + Pi + Pj + Pw

Phương trình cân bằng công xuất tại bánh xe chủ động:

Nk = Nf + Ni + Nj + Nw Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động

+ Pf – lực cản lăn Pf = G.f

+ Pi – lực cản lên dốc

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

+ Pw – lực cản không khí Pw = K.F.v2

- Vận tốc ứng với mỗi tay số

Nki=Ne.ηtltl ( với vi = 0.015.i0 ihi ipc rbx ne )

2.3.2.Phương trình cân bằng công suất của ôtô

Lập bảng tính Pk theo công thức với từng tỉ số truyền

Bảng 4 Công xuất của ô tô

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

– Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

ΣNcNc = Nf + Nw

ΣNcN c= G.f.v +K.F.v3– Lập bảng tính

Hình 3: đồ thị cân bằng công xuất ô tô

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 “D”

D = Pk −Pω G =Pi + Pj+Pf G =G ( f +i)+ j δjj

G g

G = f+i+g j δjj

-Xây dựng đồ thị

Dφ=Pφ−Pω G =m φ Gφ−W v 2

G

- 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

0.170.13

0.23

0.180.13

0.24

0.180.14

0.25

0.190.14

27 0.4

3

0.33

025 0.1

90.14

11.65

16.49

23.32

33 0.4

3

0.33

0.25

0.190.14

13.59

19.23

27.20

38 0.4

2

0.32

0.24

0.180.14

15.53

21.98

31.09

44 0.0

4

0.30

0.23

0.180.13

17.48

24.73

34.98

49 0.3

8

0.29

0.22

0.160.12

19.42

27.48

38.86

55 0.3

5

0.26

0.20

0.150.11

21.36

30.22

42.75

60 0.3

1

0.23

0.18

0.130.10

Bảng 6 : Nhân tố động lực học

Nhân tố động học theo điều kiện bám được xác định như sau :

f = f0 +f 0 v 21500 ( với f0 =0.015 )f=f0 khi v ≤ 22.2 (m/s)

Bảng 7 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

Dựa vào kết quả bảng tính ,dựng đồ thị nhân tố động lực học của ô tô

+Khi chuyển động ở vùng tốc độ v > vth i (tốc độ vth i ứng với Di max ở từng taysố) 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:

Dφ=Pφ−Pω G =mk 2 φ Gφ−K F v 2

G

+Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D

phải thoả mãn điều kiện sau :

ψ < D< Dφ +Vùng giới hạn giữa đường cong Dφ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố

động lực học là vùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > Dφ trong giới hạn

nhất định có thể dùng đường đặc tính cục bộ của động cơ để chống

trượt quay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra

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

- Biểu thức tính gia tốc :

J = Di−f −i δji g

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

Ji = Di−f δji g

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

+ là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

Ta có :

Bảng 8 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

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+)

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

Bảng 9 Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

cuối cùng.

+Tốc độ nhỏ nhất của ôtô vmin = 1,87 (m/s) tương ứng với số vòng quay

ổn định nhỏ nhất của động cơ nmin = 520 (vòng/phút)

+Trong khoảng vận tốc từ 0 đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, khi đó, li hợp

trượt và bướm ga mở dần dần

+ Ở tốc độ vmax = 47,22 (m/s) thì jv = 0, lúc đó xe không còn khả năng tăng

tốc

+ Do ảnh hưởng của δj mà j2 (gia tốc ở tay số 2) > j1 (gia tốc ở tay số 1)j mà j2 (gia tốc ở tay số 2) > j1 (gia tốc ở tay số 1)

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:

+ ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2

+ ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị = f(v); v = v1 ; v =v2 và trục hoành của đồ thị gia tốc ngược

Thời gian tăng tốc toàn bộ:

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

- (vì tại j = 0 → = Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax = 161,5 km/h)

- Lập bảng tính giá trị theo v:

Bảng 6 : Đồ thị gia tốc ngược

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)

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

2.3.5.3 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 và loại động cơ đặt trên ôtô

+ Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến

+ δj mà j2 (gia tốc ở tay số 2) > j1 (gia tốc ở tay số 1)j = 1 + 0,05.[1 +2.(ip)2]

Từ công thức trên ta có bảng sau:

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

Hình 7: đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc

2.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo

Bỏ qua lực cản không khí nên P ω=K F v2t=0

Lại có: P kmax=P f+P imax

 P imax=P kmax−P f= ¿ 4820.744 – 365.25 = 4455 (N)

Độ dốc cực đại: P imax=G i max →i max=P imax

G =¿ 243504455 =0.182Vậy độ dốc cực đại là

2.4.3 Khả năng gia tốc lớn nhất:

Dựa vào đồ thị gia tốc ở trên xác định được jmax= (m/s2)

2.4.4 Thời gian tăng tốc tới 100m/h

Dựa vào đồ thị thời gian-quãng đường tăng tốc xác định được t 100km/ hkhoảng ….s

KẾT LUẬN

-Việc tính toán động lực học kéo của ô tô chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết do tínhtương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán khôngchính xác so với thực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo của ôtô được thực hiện trên đường hoặc trên bệ thử chuyên dùng

-Từ việc tính toán bài tập lớn, em đã nắm rõ được quy trình tính toán và vẽ đồ thị thông số của xe Toyota Fortuner 2017 đồng thời nâng cao khả năng sử dụng phần mềm Word, Exel, Auto CAD Qua đó nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như các kỹ năng bên lề Trong quá trình tính toán sẽ không tránh khỏi sai sót, mong Thầy Cô đưa ra nhận xét để em có thể rút kinh nghiệm và cải thiện tốthơn Em Xin Chân Thành Cảm Ơn!

Trang | 28