Bài tập lớn lý thuyết ô tô (ô tô tải 3,5 tấn)

Bài tập lớn lý thuyết ô tô (ô tô tải 3,5 tấn) Loại ô tô : Ô tô tải 3,5 tấn Vận tốc lớn nhất: Vmax =105 kmh = 29 ms Động cơ dùng trên ô tô : Diezel Hệ số cản lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục max = 0,25 Xe tham khảo: Xe tải Huyndai 3,5 tấn HD72

NỘI DUNG BÀI TẬP LỚN

I CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC

- Loại ô tô : Ô tô tải 3,5 tấn

- Vận tốc lớn nhất: Vmax =105 km/h = 29 m/s

- Động cơ dùng trên ô tô : Diezel

- Hệ số cản lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục max = 0,25 *Xe tham khảo: Xe tải Huyndai 3,5 tấn HD72

-Kích thước bao ngoài : L0 x B0 x H0 = 7275 x 2170 x 2355 (mm) -Tự trọng: 3570 (Kg)

-Tải trọng: 3500 (Kg)

-Chiều dài cơ sở: 4235 (mm)

-Số chỗ ngồi: 3 chỗ

- Công thức bánh xe 4  2 - cầu sau chủ động

II NHỮNG THÔNG SỐ TÍNH CHỌN

1.1 Trọng lượng xe:

-G = G0 + A.n0 + Ge

Trong đó :

-G0: Trọng lượng bản thân của xe

-Ge: Tải trọng của xe lớn nhất

-A: Trọng lượng của 1 người

-n0: Số chỗ ngồi trong cabin

Thay số => G = 3570+ 3.55 + 3500 = 7235 (kG) = 72350 (N)

1.2 Phân bố tải trọng lên các trục:

Ta sử dụng xe có 1 cầu chủ động :

Chọn:

+Hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe cầu trước (m1):

m1=G1

G=0 ,35 ⇒G1=G m1=72350 0 , 35=25323( N ) +Hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe cầu sau (m2):

m1=G2

G=0 ,65 ⇒G2=G m2=72350 0 ,65=47027 (N )

* Nhân tố cản không khí: (W)

-Chọn hệ số cản không khí:

N , s2

m4 )

-Diện tích cản chính diện (F): F = B H

Trong đó:

+B: chiều rộng cơ sở của ô tô

+H: chiều cao lớn nhất của ô tô

F=2 ,17 2 ,355=5,1(m

2 ) ⇒W =K F=0,7 5,1=3 ,57( N s2

m2 )

*Hiệu suất hệ thống truyền lực:

*Tính toán chọn lốp xe:

Ta chọn cầu trước 2 bánh ,cầu sau 4 bánh

Trọng lượng đặt lên mỗi bánh là:

G b 1=G1

2 =

25323

2 =12661 ,5 N

G b 2=G2

4 =

47027

4 =11756 , 8 N Từ đó ta chọn lốp như sau : 7,50R 16 – 12 PR

Các thông số hình học kích thước lốp xe:

r0=(B+ d

2 )(mm)

r k=λ r0(mm) Trong đó: + r0: là bán kính bánh xe thiết kế

+ λ : là hệ số biến dạng của lốp

Thay số:

r0=(7,5+16

2 )25 , 4=394(mm)

r k=0 , 93 394≈366(mm )

III Chọn động cơ – xây dựng đường đặc tính ngoài

1 Công suất của động cơ ô tô tương ứng với tốc độ cực đại

Vmax = 29(m/s)

-Hệ số cản tổng cộng của đường tương ứng với vận tốc lớn nhất:

Ψ v max=f v max=f o.(1+

V

max2

1500 )=0 ,02 (1+293

1500)≈0 , 03 -Công suất của động cơ ô tô tương ứng với tốc độ cực đại:

N ev=

G Ψ v max .Vmax.+K F V

max3

Trong đó:

+G: Trọng lượng toàn bộ của ô tô

+Vmax: Vận tốc lớn nhất của ô tô

+max: Hệ số cản tổng cộng của đường tương ứng với tốc độ lớn nhất Vmax

+W =3,57 (

N s2

m2 )

Thay số:

⇒ Nev= 72350 0,03.29+0.7.5,1.293

2 Xây dựng đường đặc tính ngoài:

Công suất cực đại là:

a n n V

N

+b[n V

n N]2−c[n V

n N]3

Với động cơ điezel nên ta chọn:

n V

n N=1 ; và a=0,5;b=1,5;c =1;

n e

n N

Theo thông số ta chọn của loại xe tải Huyndai 3,5 tấn ta có:

n N=3200( v / p )⇒nN=n V=3200 (v / p )

*Xây dựng đường đặc tính ngoài cho động cơ :

Me = f(ne)

Ta có bảng:

ne

n N

Ne (KW)

Me (N.m)



0

100

200

300

400

500

600

Đồ thị đường đặc tính ngoài

n (v/p)

IV XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

1 Chọn tỷ số truyền của truyền lực chính

Xác định i0: Thỏa mãn

Vmax=0,377.n V .r k

i hn i0.i fc(m/s)

⇒i0=0,377.n v .r k

Vmax.i hn i fc

Với +ihn: Tỷ số truyền của hộp số chính ở số truyền thẳng ihn = 1

+ifc: Tỷ số truyền của hộp số phụ và hộp phân phối (không có hộp số phụ và hộp phân phối)

+nv: Số vòng quay của trục khuỷu tương ứng Vmax (nv = nN = 3200) (v/p)

+rk: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

i o=0,377.n v .r k

Vmax.i hn i fc=

0,377.3200.0,366

2 Xác định tỷ số truyền các tay số của hộp số ( 5 số tiến 1 số lùi)

a Tỉ số truyền tay số 1:

Tỉ số truyền tay số 1 phải thỏa mãn :

Pψ max≤ Pk max≤ Pϕ

⇔ G ψmax rk

Memax.io.ηtl≤ ih 1≤ G2 ϕ rk

Memax io ηtl

Trong đó:

+ G = 72350(N): Trọng lượng toàn bộ của ô tô

+G2 = 47027 (N) : Tải trọng nên các bánh xe cầu sau

+ ηtl =0,85 : Hiệu suất truyền lực

+i0 = 4,2 : Tỉ số truyền chín

+rk =0,366(m) :Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

+ ϕ =0,5 : hệ số bám trên đường lầy lội

+ ψmax=0,25: hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đường

+ M e max=558,3666

(N.m): momem xoắn cực đại của động cơ Thay số:

⇒72350.0,25.0,366 558,3666.4,2.0,85≤i h1≤47027.0,5.0,366

558,3666 4,2.0,85

⇔3.32≤i h1≤4 ,32

⇒i h 1=4

b Tỉ số truyền của các tay số trung gian

Tỉ số truyền trung gian trong hộp số ô tô được chọn theo quy luật cấp số nhân Trị số truyền trung gian được xác định theo công thức :

i hn=(n−1)√i h1 n−m

Trong đó :+ n: số cặp số tiến của hộp số

+ m: chỉ số truyền đang tính

Vậy ta có các tay số trung gian là:

c.Tay số lùi:

Ta có:

iR = (1,2÷1,3)ih1 => Chọn iR= 1,2.ih1=1,2.4=4,8

V XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT:

Điều kiện chuyển động :Xe không có mooc, xe chạy trên đường bằng ,đầy tải,ta có phương trình cân bằng công suất là:

Nk= Nf± Ni+ Nw± Nj

Trong đó:

+Nk: công suất kéo ở bánh xe chủ động

+Nf: công suất tiêu hao cho cản lăn

+Ni: công suấ tiêu hao cho cản lên dốc

+Nw: công suất tiêu hao cho cản không khí

+Nj: công suất tiêu hao cho lực cản quán tính khi tăng tốc

N k=N e η tl=Ne max η tl[a n e

n N+b(n e

n N)2−c(n e

n N)3]

Xác định vận tốc của xe tại các tay số theo công thức sau :

V i=0,105

r k n e

i o i hm.(m/ s)

Ta có bảng:

n e

N e

(N.m) 26830 45530 66360 88240 110130 130950 149660 165190 176490

V 1

N k1

(W) 22802 38703 56405 75007 93608 111310 127211 140412 150013

V 2

N k2

(W) 22802 38703 56405 75007 93608 111310 127211 140412 150013

V 3

(m/s) 2,93 4,39 5,86 7,32 8,78 10,25 11,71 13,18 14,64

N k3

(W) 22802 38703 56405 75007 93608 111310 127211 140412 150013

V 4

(m/s) 4,18 6,27 8,37 10,46 12,55 14,64 16,73 18,82 20,91

N k4

(W) 22802 38703 56405 75007 93608 111310 127211 140412 150013

V 5

(m/s) 5,86 8,78 11,71 14,64 17,57 20,50 23,42 26,35 29,28

N k5

(W) 22802 38703 56405 75007 93608 111310 127211 140412 150013

*Xây dựng đồ thị công suất cản

Công suất cản :

N c=N f+N w=G f cosα V +W V3

⇒N c=V (G f +W V2).10−3(KW )

–Xét ô tô chuyển động đều trên đường bằng:

f =fo.(1+ V

2

1500 ) khi V≥22,2 (m/s)

f =fo khi V <22,2 (m/s)

Ta có bảng

0 20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

Đồ thị cân bằng công suất

V (m/s)

VI XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO :

Công thức:

P ki=M e i hm i0.η tl

V i=0,105.r k .n e

i o i hm.(m/ s)

P k=P f+P w+P j X

+ f =fo.(1+ V2

1500 ) Khi V≥22,2 (m/s)

+ f =fo Khi V <22,2 (m/s)

Trong đó:

+Pk: lực kéo ở bánh xe chủ động

+Pf : lực cản lăn

+Pw: lực cản không khí

+Pj : lực cản quán tính

Bảng v, ne, Me, Pk của các tay số :

n

M e

(N.m

)

400,34 453,01 495,16 526,76 547,83 558,37 558,37 547,83 526,76

V 1

P k1

(N) 15619,76 17674,99 19319,17 20552,31 21374,41 1785,45 21785,45 21374,41 20552,31

V 2

P k2

(N) 10933,83 12372,49 13523,42 14386,62 14962,08 15249,82 5249,82 14962,08 14386,62

V 3

P k3

(N) 7809,88 8837,49 9659,59 10276,16 10687,20 10892,73 10892,73 10687,20 10276,16

V 4

(m/s) 4,18 6,27 8,37 10,46 12,55 14,64 16,73 18,82 20,91

P k4

(N) 5466,92 6186,25 6761,71 7193,31 7481,04 7624,91 7624,91 7481,04 7193,31

v 5

(m/s) 5,86 8,78 11,71 14,64 17,57 20,50 23,42 26,35 29,28

P k5

(N) 3904,94 4418,75 4829,79 5138,08 5343,60 5446,36 5446,36 5343,60 5138,08

*Lực cản Pc = Pf + Pw

Trong đó: + Lực cản lăn

+ Lực cản không khí

Ta có bảng sau:

V(m/s) 0 7,32 10,457 14,64 20,914 29,28

P c (N) 1447 1638,3 1837,4 2212,2 3008,5 5231,1

0 5000

10000

15000

20000

25000

Biểu đồ cân bằng lực kéo

V (m/s)

VII XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC

Nhân tố động lực học được tính theo công thức :

D i=P ki−P w

G =

P ki−K F V2 G

Trong đó :

+G: Trọng lượng toàn bộ ô tô

+Pki :Lực kéo

+Pw :Lực cản gió

Bảng giá trị trung gian của D i ở các tay số khác nhau và theo tốc độ chuyển động của ôtô

V 1

D 1

0,216 0,244 0,267 0,283 0,294 0,300 0,299 0,293 0,281

V 2

D 2

0,151 0,171 0,186 0,197 0,205 0,208 0,207 0,202 0,193

V 3

(m/s) 2,93 4,39 5,86 7,32 8,78 10,25 11,71 13,18 14,64

D 3

0,108 0,121 0,132 0,139 0,144 0,145 0,144 0,139 0,131

V 4

(m/s) 4,18 6,27 8,37 10,46 12,55 14,64 16,73 18,82 20,91

D 4

0,075 0,084 0,090 0,094 0,096 0,095 0,092 0,086 0,078

V 5

(m/s) 5,86 8,78 11,71 14,64 17,57 20,50 23,42 26,35 29,28

D 5

0,052 0,057 0,060 0,060 0,059 0,055 0,048 0,040 0,029

-Tính f:

+ f =fo.(1+ V

2

1500 ) Khi V ≥22,2 (m/s)

+ f =fo Khi V <22,2 (m/s)

Ta có bảng:

V(m/s) 0 7,32 10,46 14,64 20,91 29,28

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

Đồ thị nhân tố động lực học

V (m/s)

VIII XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH TĂNG TỐC

Gia tốc của ô tô khi chuyển động không ổn định được tính như sau :

jj=( D−f ) g

δj( m/ s

2

)

δj=1.05+0.04 ihm2

Ta có bảng:

Với:

r k n e

i o i hm.(m/ s) Bảng:

V 1

J 1 1,135 1,299 1,430 1,527 1,592 1,623 1,620 1,585 1,516

V 2

J 2 0,941 1,082 1,193 1,276 1,329 1,352 1,346 1,311 1,247

V 3

(m/s) 2,93 4,39 5,86 7,32 8,78 10,25 11,71 13,18 14,64

J 3 0,709 0,820 0,906 0,967 1,004 1,015 1,003 0,965 0,903

V 4

(m/s) 4,18 6,27 8,37 10,46 12,55 14,64 16,73 18,82 20,91

J 4 0,475 0,552 0,608 0,643 0,657 0,650 0,622 0,572 0,502

V 5

(m/s) 5,86 8,78 11,71 14,64 17,57 20,50 23,42 26,35 29,28

J 5 0,290 0,335 0,360 0,364 0,347 0,311 0,164 0,086

-0,012

-0.2

0 0.2

0.4

0.6

0.8

1 1.2

1.4

1.6

1.8

ĐỒ THỊ GIA TỐC CỦA Ô TÔ j= f(V)

V (m/s)

IX XÂY DỰNG ĐỒ THỊ THỜI GIAN VÀ QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC

J = dv

1

v1

v2

1

J dv

Tính gần đúng theo công thức:

t v

i−v j=

(1

J i+

1

J j)(v j−vi) 2

t=∫

v1

v2

1

J dV ≈∑Δtt J¿∑2ΔtV i(1J in+

1

J i(n +1))

S=(v j+v i) tv i−v j

2 Trong thực tế,đối với hệ thống truyền lực của ô tô với hộp số có cấp, thời gian chuyển từ

số thấp lên số cao xảy ra hiện tượng giảm vận tốc của ô tô một khoảng Δv:v:

ss i

t



 

Trong đó : tss : Thời gian sang số, chọn ứng với từng lần chuyển số

ts1 =1(s); ts2 =0,8(s); ts3 =0,6(s); ts4 =0,5(s)

* Tay số 1

V 1

(m/s)

J 1

(m/s 2 )

1/J 1

(s 2 /m)

t 1

(s)

S 1

(m)

* Tay số 2

V 2

(m/s)

J 2

(m/s 2 )

1/J 2

(s 2 /m)

t 2

(s)

S 2

(m)

* Tay số 3

V 3

(m/s)

J 3

(m/s 2 )

1/J 3

(s 2 /m)

t 3

(s)

S 3

(m)

* Tay số 4

V 4

(m/s)

J 4

(m/s 2 )

1/J 4

(s 2 /m)

t 4

(s)

S 4

(m)

* Tay số 5

V 5

(m/s)

J 5

(m/s 2 )

1/J 5

(s 2 /m)

t 5

(s)

S 5

(m)

0

10

20

30

40

50

60

70

Đồ thị thời gian tăng tốc

V (m/s)

0

100

200

300

400

500

600

700

Đồ thị quãng đường tăng tốc

V (m/s)