Bài tập lớn lý thuyết Ô tô tên Đề tài tính toán sức kéo Ô tôbài 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 vận tốc chuyển Động cực Đại 180 kmh

Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài...6 2.2.. Các tính chấtbao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , cơ động, êm dịu…

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 đại: 180 Km/h

Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: Ψmax = 0.4

Xe tham khảo: Toyota fortuner 2.7v 4x2

Sinh viên: Nguyễn Đức Anh Lớp: Kĩ thuât ô tô 1

Hệ: Chính quy Khóa: 63 Người hướng dẫn: GV Tạ Thị Thanh Huyền

Hà Nội 2025

Mục Lục

Lời nói đầu 2

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH 3

1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe 3

1.2 Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn 3

1.3 Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 6

2.1 Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài 6

2.2 Tính toán thông số hệ thống truyền lực 9

2.3 Tính toán và xây dựng đồ thị 12

2.3.1 Đồ thị cân bằng lực kéo 12

2.3.2 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô 15 2.3.3 Nhân tố động lực học 16

2.3.4 Đồ thị gia tốc của ô tô 19

2.3.5 Đồ thị thời gian – quãng đường tăng tốc 21

2.4 Tính toán các chỉ tiêu đánh gias chất lượng kéo 23

2.4.1 Khả năng vượt dốc lớn nhất 23

2.4.2 Khả năng gia tốc lớn nhất 24

2.4.3 Khả năng kéo mooc lớn nhất 24

2.4.4 Thời gian và quãng đường tăng tốc 24

KẾT LUẬN 25

Lời nói đầu

“Lý thuyết ô tô” là một trong những môn học quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành kĩ thuật ô tô 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 chấtbao 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 củng cố

về kiến thức lý thuyết, đồng thời vận dụng các nguyên lý cơ bản để phân tích, tínhtoán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệthống 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 nộidung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụcho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việcsau này

Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương:

Chương 1: Thiết kế tuyến hình

Chương 2: Tính toán sức kéo ô tô

Trong quá trình thực hiện, mặc dù đã cố gắng tìm hiểu và trình bày một cách khoa học, nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong nhận được sự góp ý của cô và các bạn để bài làm được hoàn thiện hơn

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của cô TẠ THỊ THANHHUYỀN Bộ môn cơ khí ôtô – Đại học Giao Thông Vận Tải

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đức Anh

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH

1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe

- Ba hình chiếu của xe Toyota Fortuner

- Các kích thước cơ bản của xe:

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

a) Thông số theo thiết kế phác thảo:

- Loại động cơ: động cơ xăng, 4 xylanh thẳng hàng; dual VVT-i

(%) = 65 % => H= B.65% = 265 65% =172,25 (mm)

- Bán kính thiết kế của bánh xe:

r0 = = = 388,15 (mm) = 0,388 (m)

- Bán kính động học và bán kính động lực học của bánh xe:

rb = rk = λ.r0Với λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,93 0,95)

 – khối lượng hành khách :65(kG/ người)

 – khối lượng hành lý: 25(kG/ người)

 G = 1875 + 7.(65 + 25) = 2505 (kG)

 Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 2505 (kG)=25050 (N)

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

÷ 60%

Chọn G1 = 60%G

G1 = 60% 2505= 1503 (kG)=15030 (N)

G2 = (1 – 60%).2505 = 1002 (kG)=10020 (N)Vậy G1 = 15030 (N); G2 = 10020 (N).

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO

2.1 Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài

- 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)

-



- Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài :

 Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau :

Đồ Thị Đường Đặc Tính Ngoài Của Động Cơ

 Trị số công suất Nemax ở trên chỉ là phần công suất động cơ dùng để khác phụccác lực cản chuyển động Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng thêm phầncông khắc phục các lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí … Vì vật phải chọncông suất lớn nhất là :

Nemax = 1,1*Nemax = 1,1*150,85 = 165.94 (N.m)

2.2 Tính toán thông số hệ thống truyền lực

- Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực:

Trong đó: : + itl – tỷ số truyền của HTTL

+ i0 – tỷ số truyền của truyền lực chính + ih – tỷ số truyền của hộp số

+ ic – tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng + ip – tỷ số truyền của hộp số phụ

- Thông thường, chọn ic = 1; ip = 1

2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính

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:

 - Lực kéo lớn nhất của động cơ

 - Lực cản tổng cộng lớn nhất của đường



 Theo điều kiện bám:

Trong đó:

 : Lực bám của các bánh xe chủ động với mặt đường

 : Hệ số phân bố lại tải trọng khi kéo xe lên cầu chủ động

 : Hệ số bám của mặt đường ( chọn = 0,8; đường tốt)

 Do xe Fortuner 2,7V 4x2 có cầu sau chủ động nên ta chọn



Chọn

b.Tỷ số truyền của tay số cuối cùng

Ta có:

c.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:

-



- Xe có hộp số 6 cấp  n=6;

- Tỷ số truyền lực của tay số thứ 2:

- Tỷ số truyền lực của tay số thứ 3:

- Tỷ số truyền lực của tay số thứ 4:

- Tỷ số truyền lực của tay số thứ 5:

- Tỷ số truyền lực của tay số thứ 6:

 Để xác định tỷ số truyền chính i0, ta có:

Chọn i0=3,93

Tay số cuối cùng là số truyền thẳng

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

 Trong đó: ihi: tỉ số truyền của tay số i (i=1;2;…;n-1)

 Tỷ số truyền của tay số 2:

 Tỷ số truyền của tay số 3:

 Tỷ số truyền của tay số 4:

 Tỷ số truyền của tay số 5:

+ 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)

Pj = G g.δ j.j + Pw – lực cản không khí Pw = K.F.v2

- Vận tốc ứng với mỗi tay số

V i=2 π∗n e ∗r bx

60∗i 0∗i hi (b)Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với từng tỉ số truyền:

2 0 0

1500

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 0.00

2000.00 4000.00 6000.00 8000.00 10000.00 12000.00

Đồ Thị Cân Bằng Lực Kéo

Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pc Pc

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

 Dạng đồ thị lực kéo của ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) của đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

 Khoảng 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 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 ôtô

  Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động:

  Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức:

tại

 Lập bảng và tính toán các giá trị và tương ứng: Lập bảng và tính toán các giá trị và tương ứng:

Vận tốc m/s 0 9.89 20.09 30.04 40.14 45.82 52.23

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00

Đồ Thị Cân Bằng Công Suất

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nk6 Nc

Điều kiện để ô tô không bị trượt quay thì:

- Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc độ chuyển động v

của ô tô 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:

Bảng 5: Mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số

Khi thì ta lập được bảng nhân tố động học theo điều kiện

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 0.00

0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

Đồ Thị Nhân Tố Động Lực Học

D1 D2 D3 D4 D5 D6 Dphi f

 Giá trị nhân tố động lực học cực đại D 1 max ở tay số thấp nhất biểu thị khả năng khắc phục sức cản chuyển động lơn nhất của đường: D 1 max = ψ max

 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 D φ được xác định như sau:

D φ = P - PwG = mk2 G-K.F.v2 G  (CT 1-8,tr56)

 Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau :

Ψ D D φ

 Vùng giới hạn giữa đường cong D φ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực học

là vùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > D φ 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 Đồ thị gia tốc của ô tô

 Ta có : Gia tốc của ô tô:

 + f,i- hệ số cản lăn và độ dốc của đường

 + - gia tốc của ô tô ở tay số thứ i.

 là 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=

 Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22(m/s) thì

 ta có:

,+ Ở tốc độ =54.98(m/s) thì =0 lúc đó thì xe không còn khả năng tăng tốc.

2.3.5 Đồ thị thời gian – quãng đường tăng tốc

a Thời gian tăng tốc

Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang sốcao là tại Vmax của từng tay số

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

2.3.5.3 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 cấucủa 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 cótrình độ thấp và thời gian chuyển số giữa các tay số là khác nhau):

1500)

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

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

Bảng 10: Thời gian và quãng đường tăng tốc

- Từ kết quả tính toán ta xây dựng đồ thị:

Đồ Thị Thời Gian - Quãng Đường Tăng Tốc

- Nhận xét: đồ thị chỉ tính đến V=95% , do tại 100% thì quãng đường tăng

tốc kéo dài tới vô cực do khi này gia tốc đã rất nhỏ, gần như bằng 0

2.4 Tính toán các chỉ tiêu đánh gias chất lượng kéo

2.4.1 Khả năng vượt dốc lớn nhất

Bỏ qua lực cản không khí nên

- Dựa vài đồ thị gia tốc ở trên xác định được =2,39 ( )

2.4.3 Khả năng kéo mooc lớn nhất

- Phương trình cân bằng lực kéo:

- Khả năng kéo mooc lớn nhất:

=8811,45-375,75=8435,7 (N)

(N)

2.4.4 Thời gian và quãng đường tăng tốc

Dựa vào đồ thị quãng đường và thời gian tăng tốc ta xác định được:

- Thời gian tăng tốc đến 95% là: 68,41 (s)

- Thời gian tăng tốc đến 100 (km/h) là :14,58 (s)

- Quãng đường tăng tốc đến 95% là:2598,76 (m)

- Quãng đường tăng tốc đến 100 (km/h) là: 257,54 (m)

KẾT LUẬN

Qua bài tập lớn này giúp sinh viên chúng em nắm được phương pháp thiết kế tínhtoán ô tô mới như: chọn công suất động cơ, xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ,xác định tỉ số truyền của động cơ,… giúp em hiểu biết về chiếc xe mà mình nghiêncứu nhiều hơn Bên cạnh đó, những kiến thức và kĩ năng sử dụng các phần mềm tinhọc hỗ trợ quá trình làm bài tập lớn như CAD, Excel, Word mà Ths.Tạ Thị ThanhHuyền truyền đạt và chia sẻ lại đã giúp em thành thạo hơn trong việc sử dụng chúng,ứng dụng tốt hiệu quả của chúng nhằm nâng cao năng suất làm bài Nhưng trong việctính toán động lực học kéo của xe Toyota fortuner 2.7v 4x2 này chỉ có ý nghĩa về mặt

lý thuyết do tính tương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tínhtoán nên không chính xác được so với thực tế Bên cạnh đó, trong quá trình tính toáncũng không tránh khỏi sai sót, em rất mong nhận được những nhận xét và đánh giácủa thầy để có thể rút ra kinh nghiệm và cải thiện tốt hơn trong các môn học về sau

Em xin chân thành cảm ơn cô Tạ Thị Thanh Huyền đã giúp đỡ em hoàn thành bài tậplớn môn Lí thuyết ô tô