BÀI tập lớn lý thuyết ô tô

Do xe ôtô của ta không có tỷ số truyền cuối cùng nên ic=i0.. Tỷ số truyền lực chính tính theo công thức sau :... Trong điều kiện đường bằng xe chạy ổn định không kéo móc Nk=Nf + Nw f

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: LÍ THUYẾT ÔTÔ TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ CÓ HỆ THỐNG

TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ

I/ NHỮNG THÔNG SỐ BAN ĐẦU

 Loại xe: 20 chỗ

 Động cơ: Diesel

 Góc leo dốc cực đại: αmax=20 → Khả năng leo dốc cực đại: imax=tgαmax=tg200≈0,36

 Hệ số cản lăn: f0=0,02

 Hệ số cản lăn cực đại:

 Hệ số bám: φ=0,7

 Hộp số: 5 cấp

 Vận tốc cực đại: vmax=105 km/h (29,17 m/s)

 Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: max fmaximax 0,03 0,36 0,39 

 Khối lượng mỗi hành khách: 65 kg

 Khối lượng hàng mỗi hành khách: 10 kg

-Xe tham khảo: TOYOTA COASTER

 Số chỗ: 21

 Kích thước DxRxC (mm): 6990x2095x2600

 Trọng lượng ôtô (kG): 3470

 Trọng lượng toàn tải (kG): 4990

 Dung tích thùng nhiên liệu (l): 95

 Động cơ: Diesel 4 xilanh thẳng hàng,dung tích 4009cc

 Công suất cực đại: 110 kW tại 2700 vòng/phút

 Momen xoắn cực đại: 397 Nm tại 1800 vòng/phút

 Hộp số: 5 số tới, 1 số lùi

 Lốp: 7.00 R16LT 12PR 116/114M

1/Trọng lượng của ôtô

 Trọng lượng của ôtô (không tải): chọn G0= 3500 kG=35000 N

 Trọng lượng chuyên chở của ôtô: Gt=Gh+Gn= 20.(10+65)=1500 kG=15000 N

 Trọng lượng toàn bộ của ôtô: G=G0+Gt=3500+1500=5000 kG= 50000 N

2/Phân bố tải trọng động của ôtô ra các trục bánh xe

 Đối với ôtô một cầu sau chủ động (theo kinh nghiệm)

m1=0,32÷0,45

m2=0,55÷0,68

Ta chọn m1=0,35; m2=0,65

Khi đó:

 Tải trọng phân bố lên cầu trước khi đầy tải: G1 = m1.G = 0,35.5000 = 1750 kG = 17500 N

 Tải trọng phân bố lên cầu sau khi đầy tải: G2 = m2.G = 0,65.5000 = 3250 kG = 32500 N

 Hệ số khí động học K, nhân tố cản khí động W và diện tích cản chính diện F

 Diện tích cản chính diện được tính gần đúng theo công thức:

F=m.B.H

 Hệ số điền đầy m:Đối với ôtô khách lớn và tải nặng: m=1÷1,1; chọn m=1

 Chiều rộng cơ sở: B= 1905 mm= 1,905 m

 Chiều cao toàn bộ: H= 2600 mm= 2,6 m

 F=1.1,905.2,6=4,953 m2

3/Hiệu suất của hệ thống truyền lực

Đối với ôtô tải và khách: ηt = 0,8÷0,85

Ta chọn ηt = 0,85

4/Tính chon lốp ôtô

Cầu trước có 2 bánh xe, cầu sau có 4 bánh

 Tải trọng phân bố lên mỗi bánh xe của cầu trước:

1 b1 b1

G 1750

 Tải trọng phấn bố lên mỗi bánh xe của cầu sau:

2 b2 b2

G 3250

Chọn kiểu lốp: 7.00 R16LT 12PR 116/114M

Bán kính thiết kế: 0

r B 25, 4 7 25, 4 381 mm

        

 Chọn hệ số tính đến ảnh hưởng của sự biến dạng của lốp xe: λ = 0,935

 Bán kính làm việc trung bình của bánh xe: rb .r0 0,935.381 356, 235 mm ≈0,356 m

II/CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ

1/Xác định công suất lớn nhất của động cơ ở chế độ vận tốc ôtô cực đại

Ở chế độ vân tốc cực đại của ôtô (chạy trên đường không có độ dốc) thì công suất lớn nhất của động cơ được tính:

3

t 3

1000

50000.0,03.29,17 0,5.4,953.29,17 126,0643 kW



(Trong trường hợp này, ψvmax=fmax=0,03 vì xe không thể đạt vận tốc cực đại khi leo dốc, mà chỉ có thể đạt được trên đường bằng)

2/Chọn động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ

a/ Chọn động cơ

Chọn động cơ Diesel 4 xilanh thẳng hàng

b/Xây dựng đường đặc tính ngoài lí tưởng

-Điểm có tọa độ ứng với vận tốc cực đại của ôtô

   

0 max

b

30.i v 30.5,1.29,17

n i i 0, 7.1 2795,722 (vòng / phút)

Trong đó:

 Tỉ số truyền tăng của hộp số ứng với vmax iht = 0,65÷0,85, ta chọn iht=0,7

 Tỉ số truyền cao của hộp số phụ ipc=1 (không sử dụng hộp số phụ)

 Tỉ số truyền của cầu chủ động:

b

2,65 2,65

(Hệ số vòng quay An=30÷40)

-Điểm có tọa độ ứng với công suất cực đại của động cơ

Công suất cực đại của động cơ được chọn theo công thức thực nghiệm của Leidecman:

v max

2975, 722 2975,722 2975,722

2975, 722 2975,722 2975,722

Đối với động cơ Diesel, chọn nN = nv

a, b, c là các hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào loại động cơ và phương pháp hình thành hỗn hợp cháy

Đối với động cơ Diesel có buồng cháy dự bị: a=0,7; b=1,3; c=1

-Điểm hạn chế số vòng quay của động cơ xăng và điểm bắt đầu làm việc của bộ điều tốc động cơ Diesel

Đối với động cơ Diesel có bộ điều tốc: nemax = nv+ (300÷500) vòng/phút

nemax= 2795,722+300=3095,722 vòng/phút

-Điểm có số vòng quay chạy không tải của động cơ

Thường được chọn trong khoảng (500÷800) vòng/phút, ta chọn 520 vòng/phút

Ta vẽ đồ thị Ne=f(ne) theo công thức Ne=K.Nemax

Trong đó,

Đồ thị Me=f(ne) bằng công thức

4 e e

e

10 N M

1,047n



-Ta lập bảng biến thiên như sau:

-Đường đặc tính ngoài của động cơ:

-Hệ số thích ứng của động cơ:

e max M

N

M 482,3581

M 430,6769

-Hệ số đàn hồi của động cơ:

M n N

n 1957,005

n 2795,722

Phù hợp với điều kiện

III/TÍNH CHỌN TỈ SỐ TRUYỀN CỦA CẦU CHỦ ĐỘNG

Tỷ số truyền cầu chủ động ic=io.icc ; với io là tỷ số truyền lực chính , icc là tỷ số truyền cuối cùng Do xe ôtô của

ta không có tỷ số truyền cuối cùng nên ic=i0 Tỷ số truyền lực chính tính theo công thức sau :

.2795,722.0,356

5,1

30 30.0,7.1.29,17

o

ht pc max

n r i

i i V

Tỉ số truyền cầu chủ động là 5,1

IV/XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN CỦA HỘP SỐ

1/Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1 (i h1 )

Tỉ số truyền của hộp số được xác định bắt đầu ở tay số 1, thỏa mãn hai điều kiện sau:

- Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe cầu chủ động của ôtô phải thắng được lực tổng cộng lớn nhất của đường :

max max

k

P P

max 1

max

max 1

max

.

50000 0,39 0,356

3,36 482,3581.5,1.0,85

e c h t b

h

e o t

M i i

G r

i

M i









- Lực kéo tiếp tuyến này cũng phải thỏa điều kiện bám (tránh hiện tượng trượt quay của bánh xe chủ động) :

max

k

P P

1 max 0

.

b h

e pc t

r G i

M i i







Với : +   0,7 : hệ số bám

+G G2 32500( )N

Suy ra : 1

0,7.0,356.32500

3,87 482,3581.5,1.1.0,85

h

i

Vậy tỉ số truyền tay số 1 có điều kiện là: 3,36 i h13,87

Chọn ih1=3,7

2/Tỉ số truyền các tay số trung gian

Hộp số của xe có 5 số tới và 1 số lùi

Vì xe sử dụng động cơ Diesel nên ta chọn tỉ số truyền tay số 5 nhỏ hơn 1 (để xe có thể đạt tốc độ cao)

Chọn ih5=0,7

Tỉ số truyền tay số 4 là 1 (tỉ số truyền từ tay số 1 đến tay số 4 phân bố theo cấp số nhân)

công bội n2 1 33, 7 1.55 

h

- Tỉ số truyền tay số 2:

3

2

- Tỉ số truyền tay số 3:

[ (1 3) 3 2

3n 1n   3.7 1,55 

- Tỉ số truyền tay số 4: ih4  1

- Tỉ số truyền tay số 5: ih5  0.7

- Tỉ số truyền tay số lùi : iR   ih1 0,9 3,7.0,9 3,33  

- Khi đó ta được tỉ số truyền các tay số là:

1  3,7; 2  2,39; 3  1,55; 4  1; 5  0.7

V/XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ

Phương trình cân bằng công suất:

e r f i mk o

N N N N N N

Trong đó : .

k t e

N   N

Ne tính theo công thức Leidecman theo giả thiết như trên

Trong điều kiện đường bằng xe chạy ổn định không kéo móc

Nk=Nf + Nw

f

N  v.G.fo

Nw=W.v3

Khi lập đồ thị cần tính vận tốc của oto ở các tay số theo số vòng quay động cơ tương ứng như sau:

0,1047 (m/s)

.

b e i

o hi pc

r n V

i i i



Với i pc1

Bảng số liệu tính toán:

-Tay số 1:

ne

(vòng/phút)

Vh1

(m/s)

Ne

(kW)

Nk1

(kW)

Nf1

(kW)

Nw1

(kW)

Nf1+Nw1

(kW) 559.1443472 1.103395412 23.19583458 19.71645939 1.729163643 0.00332684 1.732490482 838.7165 1.655093 37.8193 32.1464 2.593745 0.011228 2.604974 1118.289 2.206791 53.45127 45.43358 3.458327 0.026615 3.484942 1397.861 2.758489 69.33538 58.93507 4.322909 0.051982 4.374891 1677.433 3.310186 84.71522 72.00794 5.187491 0.089825 5.277316 1957.005 3.861884 98.83443 84.00926 6.052073 0.142638 6.194711 2236.577 4.413582 110.9366 94.29611 6.916655 0.212918 7.129572 2516.15 4.965279 120.2654 102.2256 7.781236 0.303158 8.084395 2795.722 5.516977 126.0643 107.1547 8.645818 0.415855 9.061673

-Tay số 2:

ne

(vòng/phút)

Vh2

(m/s)

Ne

(kW)

Nk2

(kW)

Nf2

(kW)

Nw2

(kW)

Nf2+Nw2

(kW) 559.1443 1.71 23.19583 19.71646 2.674463 0.012309 2.686773

838.7165 2.56 37.8193 32.1464 4.011695 0.041544 4.053239 1118.289 3.41 53.45127 45.43358 5.348927 0.098474 5.447401 1397.861 4.27 69.33538 58.93507 6.686159 0.192333 6.878492 1677.433 5.12 84.71522 72.00794 8.02339 0.332351 8.355742 1957.005 5.97 98.83443 84.00926 9.360622 0.527762 9.888384 2236.577 6.83 110.9366 94.29611 10.69785 0.787796 11.48565 2516.15 7.68 120.2654 102.2256 12.03509 1.121686 13.15677 2795.722 8.53 126.0643 107.1547 13.37232 1.538663 14.91098

-Tay số 3

ne

(vòng/phút)

Vh3

(m/s)

Ne

(kW)

Nk3

(kW)

Nf3

(kW)

Nw3

(kW)

Nf3+Nw3

(kW) 559.1443 2.639565 23.19583 19.71646 4.13654 0.045544 4.182085 838.7165 3.959347 37.8193 32.1464 6.20481 0.153712 6.358523 1118.289 5.27913 53.45127 45.43358 8.27308 0.364355 8.637436 1397.861 6.598912 69.33538 58.93507 10.34135 0.711632 11.05298 1677.433 7.918694 84.71522 72.00794 12.40962 1.2297 13.63932 1957.005 9.238477 98.83443 84.00926 14.47789 1.952718 16.43061 2236.577 10.55826 110.9366 94.29611 16.54616 2.914844 19.461 2516.15 11.87804 120.2654 102.2256 18.61443 4.150236 22.76467 2795.722 13.19782 126.0643 107.1547 20.6827 5.693054 26.37575

-Tay số 4

ne

(vòng/phút)

Vh4

(m/s)

Ne

(kW)

Nk4

(kW)

Nf4

(kW)

Nw4

(kW)

Nf4+Nw4

(kW) 559.1443 4.082563 23.19583 19.71646 6.397905 0.168514 6.56642 838.7165 6.123845 37.8193 32.1464 9.596858 0.568736 10.16559 1118.289 8.165126 53.45127 45.43358 12.79581 1.348115 14.14393 1397.861 10.20641 69.33538 58.93507 15.99476 2.633038 18.6278 1677.433 12.24769 84.71522 72.00794 19.19372 4.549889 23.74361 1957.005 14.28897 98.83443 84.00926 22.39267 7.225055 29.61772 2236.577 16.33025 110.9366 94.29611 25.59162 10.78492 36.37654 2516.15 18.37153 120.2654 102.2256 28.79057 15.35587 44.14645 2795.722 20.41282 126.0643 107.1547 31.98953 21.0643 53.05383

-Tay số 5

ne

(vòng/phút)

Vh5

(m/s)

Ne5

(kW)

Nk5

(kW)

Nf5

(kW)

Nw5

(kW)

Nf5+Nw5

(kW) 559.1443 5.832233 23.19583 19.71646 9.139865 0.491296 9.631161

838.7165 8.748349 37.8193 32.1464 13.7098 1.658123 15.36792 1118.289 11.66447 53.45127 45.43358 18.27973 3.930365 22.2101 1397.861 14.58058 69.33538 58.93507 22.84966 7.676494 30.52616 1677.433 17.4967 84.71522 72.00794 27.41959 13.26498 40.68458 1957.005 20.41282 98.83443 84.00926 31.98953 21.0643 53.05383 2236.577 23.32893 110.9366 94.29611 36.55946 31.44292 68.00238 2516.15 26.24505 120.2654 102.2256 41.12939 44.76931 85.89871 2795.722 29.16116 126.0643 107.1547 45.69932 61.41195 107.1113

VI/XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO ÔTÔ

Phương trình cân bằng lực kéo:

k f i W j mk

P P  P P P P

- Trong điều kiện ô tô chuyển động trên đường bằng không kéo móc:

k f W

P P P

Pk= Me ih io.ηt

rb

Pf = Ga.fmax

Bảng số liệu tính toán:

-Tay số 1

(vòng/

phút)

Vh1

(m/s)

Me

(N.m)

Pk1

(N)

Pf1

(N)

Pw1

(N) 559.1443 1.10339

5

396.222

7 17868.9 1567.13

3.01509 3 838.7165 1.65509

3

430.676 9

19422.7

1 1567.13

6.78395 9 1118.289 2.206791 456.5175 20588.08 1567.13 12.06037 1397.861 2.758489 473.7446 21364.99 1567.13 18.84433 1677.433 3.31018

6

482.358 1

21753.4

4 1567.13

27.1358 3 1957.005 3.86188

4

482.358 1

21753.4

4 1567.13

36.9348 9 2236.577 4.413582 473.7446 21364.99 1567.13 48.24148 2516.15 4.96527

9

456.517 5

20588.0

8 1567.13

61.0556 3 2795.722 5.51697

7

430.676 9

19422.7

1 1567.13

75.3773 2

-Tay số 2

ne

(vòng/

phút)

Vh2 (m/

s)

Me

(N.m)

Pk2

(N)

Pf2

(N)

Pw2

(N) 559.1443 1.71 396.2227 11553.06 1567.13 7.212766 838.7165 2.56 430.676

9

12557.6 8

1567.1 3

16.2287 2 1118.289 3.41 456.517

5

13311.1 4

1567.1 3

28.8510 6 1397.861 4.27 473.7446 13813.45 1567.13 45.07979 1677.433 5.12 482.3581 14064.6 1567.13 64.91489 1957.005 5.97 482.358

1 14064.6

1567.1 3

88.3563 8 2236.577 6.83 473.7446 13813.45 1567.13 115.4043 2516.15 7.68 456.5175 13311.14 1567.13 146.0585 2795.722 8.53 430.676

9

12557.6 8

1567.1 3 180.319 1

-Tay số 3

ne

(vòng/

phút)

Vh3

(m/s)

Me

(N.m)

Pk3

(N)

Pf3

(N)

Pw3

(N) 559.1443 2.63956

5

396.222 7

7469.58 7

1567.1 3

17.2545 2 838.7165 3.95934

7

430.676 9

8119.11 7

1567.1 3

38.8226 8 1118.289 5.27913 456.5175 8606.264 1567.13 69.0181 1397.861 6.598912 473.7446 8931.028 1567.13 107.8408 1677.433 7.91869

4

482.358 1

9093.41 1

1567.1 3

155.290 7 1957.005 9.23847

7

482.358 1

9093.41 1

1567.1 3

211.367 9 2236.577 10.55826 473.7446 8931.028 1567.13 276.0724 2516.15 11.8780

4

456.517 5

8606.26 4

1567.1 3

349.404 1 2795.722 13.1978

2

430.676 9

8119.11 7

1567.1 3

431.363 1

-Tay số 4

ne

(vòng/

phút)

Vh4

(m/s)

Me

(N.m)

Pk4

(N)

Pf4

(N)

Pw4

(N) 559.1443 4.082563 396.2227 4829.432 1567.13 41.27662 838.7165 6.12384

5

430.676 9

5249.38 2

1567.1

3 92.8724 1118.289 8.16512

6

456.517 5

5564.34 5

1567.1 3

165.106 5 1397.861 10.20641 473.7446 5774.321 1567.13 257.9789 1677.433 12.24769 482.3581 5879.308 1567.13 371.4896 1957.005 14.2889

7

482.358 1

5879.30 8

1567.1 3

505.638 6 2236.577 16.33025 473.7446 5774.321 1567.13 660.4259 2516.15 18.37153 456.5175 5564.345 1567.13 835.8516 2795.722 20.4128

2

430.676 9

5249.38 2

1567.1 3 1031.91 6

-Tay số 5

ne

(vòng/

phút)

Vh5

(m/s)

Me

(N.m)

Pk5

(N)

Pf5

(N)

Pw5

(N) 559.1443 5.83223

3

396.222 7

3380.60 2

1567.1

3 84.238 838.7165 8.74834

9

430.676 9

3674.56 8

1567.1 3

189.535 5 1118.289 11.66447 456.5175 3895.042 1567.13 336.952 1397.861 14.58058 473.7446 4042.024 1567.13 526.4875 1677.433 17.4967 482.358

1

4115.51 6

1567.1

3 758.142 1957.005 20.4128

2

482.358 1

4115.51 6

1567.1 3

1031.91 6 2236.577 23.32893 473.7446 4042.024 1567.13 1347.808 2516.15 26.2450

5

456.517 5

3895.04 2

1567.1

3 1705.82 2795.722 29.1611

6

430.676 9

3674.56 8

1567.1

3 2105.95

-Đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô

VII/ XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ÔTÔ

- Từ công thức nhân tố động lực học:

D= Pk− Pw

Pd+ Pf

-Bảng số liệu tính toán:

Vh1

(m/s) Dh1 Vh2

(m/s) Dh3

1.103395 0.35731

8 1.71 0.230917 2.639565

0.14904 7 1.655093 0.38831

9 2.56 0.250829 3.959347

0.16160 6 2.206791 0.41152 3.41 0.265646 5.27913 0.170745 2.758489 0.42692

3 4.27 0.275367 6.598912

0.17646 4 3.310186 0.43452

6 5.12 0.279994 7.918694

0.17876 2 3.861884 0.43433 5.97 0.279525 9.238477 0.177641 4.413582 0.42633

5 6.83 0.273961 10.55826

0.17309 9 4.965279 0.41054 7.68 0.263302 11.87804 0.16513

7 5.516977 0.386947 8.53 0.247547 13.19782 0.153755

Vh4

(m/s) Dh4 Vh5

(m/s) Dh5

4.082563 0.095763 5.832233 0.065927 6.123845 0.10313 8.748349 0.069701 8.165126 0.10798

5 11.66447 0.071162 10.20641 0.110327 14.58058 0.070311 12.24769 0.11015

6 17.4967 0.067147 14.28897 0.10747

3 20.41282 0.061672 16.33025 0.102278 23.32893 0.053884 18.37153 0.09457 26.24505 0.043784 20.41282 0.08434

9 29.16116 0.031372

- Đồ thị tia α, góc nghiêng của tia ứng với số % tải trọng

tg α= D

Gx = G0 + Gtx

(Gtx/Gt), % Gtx Gx tgα=Gx/G α (độ)

-Đồ thị nhân tố động lực học

VIII/ XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH TĂNG TỐC CỦA ÔTÔ

1/Đồ thị gia tốc của ôtô

Gia tốc của ôtô khi chuyển động thay đổi ,không ổn định được tính :

( )

i

g

j D 



 

- Khi tính gia tốc trên đường bằng không có độ dốc, ta có :

i=0 ; và

2

1500

V

f f

   

- i : hệ số tình đến ảnh hưởng của các khối lượng quay, có thể tính theo công thức kinh nghiệm :

2

i a i h

Với : a=0,05(ôtô khách)

2

1, 03 0,05

Ta cũng tiến hành lập đồ thị gia tốc ngược 1/j=f(v), đồ thị gia tốc ngược sẽ dùng để tính thời gian và quãng đường tăng tốc

Bảng số liệu tính toán:

Dh1 j1

(m/s2)

1/j1

(s2/m) Dh2 j2

(m/s2)

1/j2 (s2/ m) 0.35731

8

1.90128

3 0.52596

0.23091 7

1.51636 6

0.65947 1 0.38831

9 2.0821 0.480284 0.250829 1.667658 0.599643 0.41152 2.217426 0.450973 0.265646 1.780235 0.561723 0.42692

3

2.30726 3

0.43341 4

0.27536

7 1.8541

0.53934 5 0.43452

6 2.35161

0.42524 1

0.27999 4

1.88925

1 0.52931 0.43433 2.350467 0.425447 0.279525 1.885689 0.53031 0.42633

5

2.30383 4

0.43405 9

0.27396 1

1.84341 3

0.54247 2 0.41054 2.21171

1

0.45213 9

0.26330 2

1.76242

5 0.5674 0.38694

7

2.07409 8

0.48213 7

0.24754 7

1.64272 2

0.60874 6

Dh3 j3

(m/s2)

1/j3

(s2/m) Dh4 j4

(m/s2)

1/j4

(s2/m) 0.14904

7 1.02386

0.97669 6

0.09576 3

0.59648 6

1.67648 5 0.16160

6

1.13310 8

0.88252

9 0.10313 0.6647

1.50443 8 0.17074

5

1.21260 4

0.82467 1

0.10798

5 0.70965

1.40914 6