Thiết kế môn học Lí thuyết Ôtô

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoahọc kỹ thuật trong những thập kỷ gần đây , ngành công nghiệp chế tạo ô tô đã cónhững bớc phát triển nhanh chóng vợt bậc với nhiều loại ô tô hiệ

lời nói đầu

ở nớc nào cũng vậy, Giao thông vận tải luôn chiếm một vị trí rất quantrọng trong nền Kinh tế quốc dân Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoahọc kỹ thuật trong những thập kỷ gần đây , ngành công nghiệp chế tạo ô tô đã cónhững bớc phát triển nhanh chóng vợt bậc với nhiều loại ô tô hiện đại ra đời vớinhiều cụm, nhiều bộ phận, chi tiết của ô tô đã đợc cải tiến ,thay thế bằng nhữngvật liệu mới nhẹ,bền hơn và dần đợc hoàn thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càngcao của con ngời cũng nh của các ngành kinh tế khác

Hiện nay, vận tải Ôtô là một ngành phát triển của nền kinh tế quốc dân,bao gồm vận tải hành khách và vận tải hàng hoá Vận tải Ôtô chiếm tỷ trọng lớn,vì nó phù hợp với điều kiện kinh tế, điều kiện địa lý xã hội nớc ta Từ đó số lợng

ôtô cũng phát triển theo, mà theo nhu cầu tăng đó việc tính toán đến chất lợngkéo, tính toán tuyến hình, bố trí động cơ để cho đạt tối u giảm giá thành vận tải

là nhu cầu cần thiết Việc xác định chính xác ,hợp lí các thông số của ô tô giúpcho ô tô cố thể vận hành trong điều kiện tối u , phù hợp với đIều kiện đờng xáVịêt Nam là một việc cần thiết

Thiết kế môn học Lí thuyết ô tô là nhiệm vụ phải hoàn thành của các sinhviên ngành cơ khí ô tô Thiết kế này giúp cho sinh viên củng cố , hệ thống đ ợckiến thức đã học, đồng thời tiếp cận bớc đầu với kiến thức chuyên sâu Đây là b-

ớc thực hành làm quen với công việc thiết kế thực tế

Nội dung của thiết kế này bao gồm một thuyết minh và hai bản vẽ , mộtbản vẽ xe và một bản vẽ sức kéo của ô tô

Em xin chân thành cám ơn bộ môn Cơ khí ô tô , trờng đại học Giao thôngvận tải đã giúp đỡ em hoàn thành thiết kế này

Thiết kế môn học Lí thuyết Ôtô

Mục lục LấI NÃI đầU 3

MễC LễC 4

CHơNG I : Mậ đầU 5

5

CHơNG II : THIếT Kế TUYếN HìNH 6

I C HÄN LO ạ I TUY ế N H ì NH VΜ C á C K í CH THÍC C ơ B ả N CẹA ô T ô 6 II B ẩ TR í đ ẫNG C ơ VΜ H ệ THẩNG TRUY ề N LÙC 6 III Xá C đị NH TRÄNG LẻNG VΜ SÙ PH â N Bẩ TRÄNG LẻNG 7 a.Xác định trọng lợng 7

b.Phân bố trọng lợng trên xe 7

IV Tí NH TÄA đ ẫ TRÄNG T â M 7 8 V C HÄN LẩP 8 VI Tí NH ặN đị NH 8 1 Tính ổn định dọc 8

2 ổn định ngang 9

CHơNG III : TíNH TOáN SỉC KéO 12

I.Tí NH CHÄN đ ẫNG C ơ 12 1.Xác định công suất lớn nhất của động cơ 12

2 Xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoài 13

II Xá C đị NH T ỉ Sẩ TRUY ề N 13 1.Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính (i0) 13

2.Xác định tỷ số truyền của hộp số 13

III C H ỉ TI ê U đá NH GI á CH ấ T LẻNG K é O 14 1 Phơng trình cân bằng lực kéo 14

2 Cân bằng công suất của ô tô 16

3 Nhân tố động lực học của ô tô 18

4 Xác định gia tốc, thời gian tăng tốc, quãng đờngtăng tốc 19

CHơNG IV PHầN KếT LUậN 23

TặNG HẻP CáC THôNG Sẩ Cơ BảN CẹA XE 23

I.T H ô NG Sẩ đá NH GI á CH ấ T LẻNG K é O CẹA ô T ô 23 II.T H ô NG Sẩ đ ẫNG C ơ 23 III.T H ô NG Sẩ CẹA H ệ THẩNG TRUY ề N LÙC 24 IV.T H ô NG Sẩ K ế T C ấ U 24 V.Kí CH THÍC 24 25

TΜI LIệU THAM KHảO 26

Chơng I : mở đầu

Thiết kế môn học Lý thuyết Ô tô là một phần của môn học "Lý thuyết ô tô", vận dụng các lý luận, các nội dung của môn học để tiến hành tínhtoán sức kéo, động lực học kéo của một ô tô

Tính toán sức kéo ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của

động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lợng động lực học cần thiếtcủa chúng trong các điều kiện sử dụng khác nhau, phù hợp với các điều kiện đãcho của ô tô Từ đó để xác định các chỉ tiêu để đánh giá chất lợng kéo của ô tô

nh chỉ tiêu vận tốc lớn nhất, góc dốc lớn nhất của đờng mà ô tô có thể khắc phục

đợc, gia tốc lớn nhất của ô tô, quãng đờng và thời gian tăng tốc ngắn nhất khi đạtvận tốc là lớn nhất Các chỉ tiêu trên có thể tìm đợc khi giải phơng trình chuyển

động của ô tô bằng phơng pháp đồ thị hoặc phơng pháp giải tích Tính toánsức kéo cho ta biết một số thông số kỹ thuật, trạng thái, tính năng và khả nănglàm việc của ô tô, nhằm mục đích phục vụ cho quá trình vận hành khai thác ô tô

có hiệu quả, đảm bảo tính năng kinh tế - kỹ thuật tối u

Nội dung của thiết kế gồm 3 phần :

• Thiết kế tuyến hình

• Tính toán động lực học kéo

• Tính toán ổn định chuyển độngMẫu xe tải HINO FC112SA

Nội dung thiết kế đợc hoàn thành dới sự hớng dẫn bộ môn Cơ Khí Ôtô ờng Đại Học Giao Thông vận tải Hà Nội

L L1

b

h g

L2 a

- Khi leo dốc:chọn hệ số bám ϕ = 0.6

+ Điều kiện lật: tgαl = = 1083/1342 = 0,807

+ Điều kiện trợt: tgαt = ϕ − ϕa =0,6 2277 =0, 489

L hg 3360 - 0,6.1342 Vậy tgαL > tgαt => ô tô bị trợt trớc khi lật, đảm bảo điều kiện an toàn

Khi ô tô chuyển động trên đờng bằng:

Vận tốc giới hạn lật: v gh = , chọn k = 0,07 KG.S2/m4

Trong đó:

hϖ = h G ⇒v gh =3,6* k F hg* *G b* = 3,6* 8500*1,083

0,07*3,8*1,342 = 578(Km/h )Thấy v gh > v max ⇒ô tô ổn định khi chuyển động với tốc độ cao

2

a Quay vòng trên đờng nằm ngang:

Bán kính quy vòng tối thiểu của ô tô là R = 6,4 m

V t = g R* * ϕ = 9.81*6, 4*0.6 =6,14 m/s

Vậy V L > V t => ô tô trợt trớc khi lật, đảm bảo điều kiện an toàn

Góc giới hạn lật đổ:

Khi chất lợng bám của bánh xe với đờng kém, xe cũng có thể bị trợt Góc giớihạn trợt: tgβt = ωy = 0.6

Với ωy: Hệ số bám ngang của lốp với mặt đờng: tgβđ > tgβt: ô tô trợt trớc khi lật, đảm bảo điều kiện an toàn

*Nếu hớng nghiêng khác phía với trục quay vòng, vận tốc nguy hiểm khi xe bị

lật đổ là :

B ' gh( tg đ) 2hg

B '

1 tg đ 2hg

- Theo điều kiện trợt: Vận tốc tới hạn khi bị trợt

1 y' tg

ϕ + βϕ + ϕ ⋅ βϕ

Để thoả mãn điều kiện trợt trớc khi lật

Ta chọn ϕx ≈ϕy = 0,6 Thay số vào biểu thức (1) ta đợc:

+ tg β > - 0,003 Thoả mãn điều kiện trợt trớc khi lật

B '

1 tg đ 2hg

- Theo ®iÒu kiÖn trît: VËn tèc tíi h¹n khi bÞ trît

1 y' tg

ϕ + βϕ + ϕ ⋅ βϕ

Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn trît tríc khi lËt

Ta thay sè vµo biÓu thøc trªn ta cã:

+ tg β > - 0,262 Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn trît tríc khi lËt + tg β < - 0,846

Chơng III : tính toán sức kéo

I.Tính chọn động cơ

1.Xác định công suất lớn nhất của động cơ

+ Xét xe chuyển động với vận tốc Vmax = 90 (Km/h), chọn fo = 0,015

Vậy hệ số cản lăn ứng với vận tốc lớn nhất của ô tô là:

- Hiệu suất hệ thống truyền lực η = 0,9

áp dụng công thức: Công suất khi vận tốc max

γ

3 v

Ta có các hệ số thực nghiệm theo động cơ là vì ta chọn động cơ điezen 4

kỳ có buồng cháy trc tiếp do vậy a = 0,5; b = 1,5; c = 1.

Kết quả: chọn Nemax = 120 (ml)

2 Xây dựng đ ờng đặc tính tốc độ ngoài

- Tính công suất của động cơ ở số vòng quay ne khác nhau

3 2

.

N

e N

e N

e

n

n c n

n b n

Tỉ số truyền của truyền lực chính đợc xác định từ đIều kiện đảm bảo cho ô

phụ và hộp phân phối) ;

io = 0,377*0,385*3000/90 *1*1 = 4,838

2.Xác định tỷ số truyền của hộp số

a.Xác định tỷ số truyền của tay số 1

- Tỷ số truyền của tay số 1 đợc xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục đớcsức cản lớn nhất của mặt đờng :

Với hệ số cản tổng cộng của đờng

ψ max= f + tgαmax= 0,0212+ 0.2678 = 0,289 (chọn αmax =15 0) , r d

r i

Tỷ số truyền tay số lùi : Chọn i1= 1,2*ihi= 1,2*7,3 = 8,76

a Ph ơng trình cân bằng lực kéo

- P K : Lực kéo tiếp truyền ở bánh xe chủ động

r

.i

• V i : Vận tốc chuyển động của ô tô theo số vòng quay của trục khuỷu

động cơ khi ô tô chuyển động ở cấp số i Thiết lập bảng toạ độ trung gian

Bảng 2 : Giá trị Pk , v tại các giá trị ne khác nhau

ne (v/ph) 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000Ne(ml) 18.1 30.7 44.7 59.5 74.3 88.3 100.9 111.4 119

Me (KGm) 21.61 24.44 26.69 28.42 29.58 30.13 30.12 29.56 28.42V1(km/h) 2.47 3.7 4.93 6.16 7.4 8.63 9.86 11.1 12.33

v1

2

Sau khi tÝnh to¸n ta cã b¶ng sau :

B¶ng 3 : Gi¸ trÞ Pc t¹i c¸c gi¸ trÞ vËn tèc kh¸c nhau

e N

e

n

ncn

nbn

n

- NKi : Công suất kéo của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động khi ô tô

chuyển động ở cấp số i của hộp số

- vi : Vận tốc tơng ứng với số vòng quay trục khuỷu động cơ khi ô tô chuyển

- PK : Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động

- iti : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ở tay số i của hộp số

Nhân tố động lực học bị giới hạn bởi điều kiện bám của bánh xe

Dϕ =

2

- Từ đồ thị cân bằng công suất của ô tô đồ thị NK5 cắt đồ thị Pc tại A, từ A dòng xuống trục hoành ta đợc Vmax = 90(Km/h)

81,9

2 i

+

- Khi xe chuyển động với vận tốc v < 22,2 m/s thì f = fo = 0,03

- Khi xe chuyển động với vận tốc v >22,2m/s

1500

v1

2

B¶ng10 : Gi¸ trÞ gia tèc t¹i c¸c vËn tèc kh¸c nhau

II D2 0.128 0.144 0.158 0.168 0.174 0.178 0.177 0.174 0.167

V3 6.66 9.99 13.32 16.65 19.99 23.32 26.65 29.98 33.31Tay

III D3 0.078 0.088 0.096 0.102 0.106 0.107 0.107 0.104 0.1

V4 10.96 16.43 21.91 27.39 32.87 38.35 43.82 49.3 54.78Tay

j1

Suy ra : Kho¶ng thêi gian t¨ng tèc tõ v1 -> v2 cña« t« lµ :

Suy ra : Thêi gian t¨ng tèc toµn bé

t = ∑

=

n 1 i

Fi

n : Số khoảng chia vận tốc (Vmin đến Vmax)

(Chỉ tính tới giá trị V = 0,95 Vmax = 95Km/h)

- Lập bảng tính gia tốc ngợc

j1

Bảng 11 : Giá trị 1/j tại ne khác nhau

Tay I D1 0.21 0.237 0.259 0.276 0.287 0.292 0.292 0.287 0.276

V2 4.05 6.08 8.11 10.13 12.16 14.19 16.21 18.24 20.27Tay

II D2 0.128 0.144 0.158 0.168 0.174 0.178 0.177 0.174 0.167

V3 6.66 9.99 13.32 16.65 19.99 23.32 26.65 29.98 33.31Tay

III D3 0.078 0.088 0.096 0.102 0.106 0.107 0.107 0.104 0.1

V4 10.96 16.43 21.91 27.39 32.87 38.35 43.82 49.3 54.78Tay

= f(v) ta tìm t = f(v) (Dựa vào đồ thị gia tốc ngợc )

Bảng 12 Giá trị Thời gain tăng tốc tại các vận tốc khác nhau

Bảng giá trị thời gian tăng tốc, quãng đờng tăng tốc

Trong trờng hợp không xét đến sự mất mát vận tốc và thời gian khi sang số

ta có thể có bảng sau : Xác lập đồ thị s=f(v) ,dựa vào đồ thị ta có bảng sau

Bảng 13 Giá trị Quãng đờng tăng tốc tại các vận tốc khác nhau

- M« men lín nhÊt : Memax= 30.13 (kGm)

III.Th«ng sè cña hÖ thèng truyÒn lùc

- Tû sè truyÒn tay sè lïi : i = 1

- Tû sè truyÒn cña truyÒn lùc chÝnh : ih0 = 4.838

TµI liÖu tham kh¶o

[1] Híng dÉn bµi tËp lín LÝ thuyÕt « t« - Lª ThÞ Vµng -Trêng §H B¸chkhoa Hµ Néi 2001

[2] LÝ thuyÕt « t« m¸y kÐo - NguyÔn H÷u CÈn - NXB Khoa häc kÜ thuËt2003