Đồ án lý thuyết ô tô

Giới thiệu nội dung của Bài Tập Lớn.I Các thông số cho trước Loại ô tô : Ô tô tải Hyundai H100 Trọng tải của ô tô Ge : 3340 (kg) Tốc độ lớn nhất ở số truyền cao : Vmax = 100 kmh = 27,7 ms. Số vòng quay ứng với công suất cực đại nN = 2900 (vòngphút ) Hệ số cản lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục max = 0.018 Động cơ dùng trên ô tô : Diesel Hệ thống truyền lực cơ khí. II Các thông số chọn Hiệu suất cơ khí của hệ thống truyền lực T = 0.9 Trọng lượng bản thân: Go = 3055 (kg) III. Các thông số tính toán Công suất động cơ Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực Các đại lượng đánh giá chất lượng kéo của ô tô. PHẦN I : Các thông số của xe1. Các kích thước cơ bản của ô tô . Chiều dài cơ sở L 2640 (mm) Kích thước ngoài: D x R x C (mm) 5120 x 1740 x 1965Kích thước thùng xe D x R x C (mm) 3450 x 1728 x 380 Diện tích cản chính diện F = R x C = 1740 x 1965 = 3419100 ( mm2 )=3.41(m2) Số người cho phép chở (kể cả lái xe) : 03 Tải trọng : 1000kgTốc độ tối đa : 100kmhTổng trọng lượng: 3055 kg Xe 5 số tiến, 1 số lùi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

BÀI TẬP LỚN MÔN: LÝ THUYẾT Ô TÔ

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Th.S HOÀNG QUANG TUẤN SINH VIÊN THỰC HIỆN : NHÓM 7

LỚP : ĐH Ô TÔ 3 – K10

Giới thiệu nội dung của Bài Tập Lớn

I - Các thông số cho trước

- Loại ô tô : Ô tô tải Hyundai H100

- Trọng tải của ô tô Ge : 3340 (kg)

- Tốc độ lớn nhất ở số truyền cao : Vmax = 100 km/h = 27,7 m/s.

- Số vòng quay ứng với công suất cực đại nN = 2900 (vòng/phút )

- Hệ số cản lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục max = 0.018

- Động cơ dùng trên ô tô : Diesel

- Hệ thống truyền lực cơ khí

II - Các thông số chọn

- Hiệu suất cơ khí của hệ thống truyền lực T = 0.9

- Trọng lượng bản thân: Go = 3055 (kg)

III Các thông số tính toán

- Công suất động cơ

- Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

- Các đại lượng đánh giá chất lượng kéo của ô tô

Phần I: Các thông số của xe

*Các kích thước cơ bản của ô tô

- Chiều dài cơ sở L 2640 (mm)

- Kích thước ngoài: D x R x C (mm) 5120 x 1740 x 1965

-Kích thước thùng xe D x R x C (mm) 3450 x 1728 x 380

- Diện tích cản chính diện F = R x C= 1740 x 1965 = 3419100(mm2 )=3.41(m2)

- Số người cho phép chở (kể cả lái xe) : 03

Phần II : Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

I Xác định trọng lượng và sự phân bố trọng lượng

1 Trọng lượng xe thiết kế :

G = Go + n.(A + Gh)

Tong đó :

Go : Trọng lượng bản thân của xe

Gh: Trọng lượng của hành lý

A : Trọng lượng của 1 người

n : Số chỗ ngồi trong xe

G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô (kG)

=> G = 3055 + 3.(70+25 )= 3340 (kG)

2 Chọn lốp

- Lốp có kí hiệu 155R12C

 Bán kính thiết kế của bánh xe :

r0 = 155+ 122 25,4 = 307,4 (mm)= 0,3074(m) Bán kính động và động lực học bánh xe : rđ = rk =  r0

Chọn lốp có áp suất cao,hệ số biến dạng λ = 0,95

rk =  r0 = 0,95.0,3074 = 0,29203 (m)

II Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ

- Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ của các đại lượng công suất , mô men 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 mô men xoắn Me = f(ne)

+ Đường xuất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ge = f(ne)

1 Xác định công suất của động cơ theo điều kiện cản chuyển động

N V max=[G Ψ V max V max+W V max3

]η1

t -Trong dó : G - tổng trọng lượng của ô tô = 3340 KG

vmax - vận tốc lớn nhất của ô tô 100(km/h)

K- hệ số cản khí động học, chọn K = 0,5 (kG.s2/m4)

F - diện tích cản chính diện F = R*C =1740*1965 = 3419100 (mm2)= 3,41 (m2)

η tl - hiệu suất của hệ thống truyền lực chọn η tl = 0,93

f : là hệ số cản lăn của đường ( chọn f0 =0,018 với đường nhựa bê tông tốt ).

=>Nv= (3340*27,7*0,018 + 0,5*4,83*27,7)0,91 = 58881,7 (W)

2 Xác định công suất cực đại của động cơ

Công suất lớn nhất của động cơ Nev = Nemax [a n e

Với động cơ diesel 4 kỳ : a = 0,5 ; b = 1,5; c = 1

Thay vào ta được Nev = Nemax

e e

Đồ thị đường đặc tính tốc độ

Me Ne

Với : nemin = 0,2.n N = 0,2.2900 = 580 (vg/ph).

n emax = n N = 2900 ( vg/ph)

Hệ số thích ứng : K = N

max e

M

M

, Chọn K = 1,1

 Memax = K MN = 1,1 177,85 = 195,635 (N.m)

III Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực chính trong trường hợp tổng quát được xác định theo công thức :

it = ih if io

Trong đó : ih là tỷ số truyền lực chính

if là tỷ số truyền của hộp số phụ

io là tỷ số truyền của truyền lực chính

1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính.

i0 được xác định trên cơ sở đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại của ô tô ở số truyền cao nhất trong hộp số.

i0 = 0,105

rb= 0,29 m : bán kính động lực học của bánh xe (m).

ihn = 1 : tỷ số truyền của tay số cao nhất

vmax : vận tốc lớn nhất của ô tô 100( km/h).

nv : số vòng quay của động cơ khi ô tô đạt tốc độ lớn nhất

if =1

i0 = 0,105.0,29.3000

1.1 22,7 = 3,29

2 Xác định tỷ số truyền của hộp số

2.1.Xác định tỷ số truyền của tay số 1

- Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục đước sức cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động.

- Theo ĐK chuyển động ta có :

Pkmax ¿ P Ψ max +Pw

Pkmax : lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động.

P Ψ max : lực cản tổng cộng của đường

Pw : lực cản không khí

Khi ôtô chuyển động ở tay số I ,vận tốc của ôtô nhỏ nên bỏ qua Pw

Vậy : Pkmax ¿ P Ψ max = Ψmax .G

Ψmax là hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đường

G ϕ : trọng lượng phân bố ở cầu chủ động

ϕ = 0,7 : hệ số bám của mặt đường tốt

rb : bán kính làm việc trung bình của bánh xe

ihI ≤ 217,976.3,29.0,92138,5.0,7.0,29 = 0,672 (2)

Từ (1) và (2) ta chọn lấy ih1= 0,5

2.2.Xác định 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 Công bội được xác định theo biểu thức;

q=n−1√ ih1

ihn

Trong đ: n - số cấp trong hộp số; n= 5

ih1 - tỷ sổ truyền tay số 1, i

h1 = 0,5

i hn - tỷ số truyền tay số cuối cựng trong hộp số ih5 =1

q= n−1√i hI

i hn=

4

√0,51 = 0,84 Tỷ số truyền tay số thứ i được xác định theo công thức sau:

Trong đó: ihI - - tỷ số truyền tay số thứ i trong hộp số (i=2, ,n-1)

Từ hai công thức trên ta sẽ xác định được tỷ số truyền ở các tay số:

+Tỷ số truyền của tay số II

ihII= ih 1

q( 2−1 )

=

0,50,84= 0,59

+Tỷ số truyền của tay số III là :ih3 = ihIII= ih1

-Tỷ số truyền tay số lùi : i1= 1,2.ih1= 1,2 0,5=0,6

Kiểm tra tỷ số truyền tay số lùi theo điều kiện bám Pkl ¿ P ϕ =G ϕ.ϕ

Bảng 2: bảng tỷ số truyền của các tay số

Phần III :Xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lực học của ôtô

I Tính toán chỉ tiêu về công suất

Phương trình cân bằng công suất tổng quát của ôtô như sau:

N K = N f + N  N i  N j+ N m

Trong đó :

N K: Công suất kéo ở bánh xe chủ động, được xác định

Theo công thức :N K N e N r N  e t

với : N e :công suất có ích của động cơ

N r :công suất tiêu hao cho tổn thất cơ khí

trong hệ thống truyền lực

t : Hiệu suất lực ( t=0,85)

N f : Công suất tiêu hao cho lực cản lăn

N f =

.270

K F V

N m: Công suất tiêu hao cho lực cản kéo moóc

Ta đang xét với xe không kéo moóc nên N m=0

Vây công thức có thể viết lại như sau :

N K = N f +N N j  N i.

Tuy nhiên trong phương trình cân bằng công suất trên ta chỉ cần xác định côngsuất N K, N f và N theo tốc độ của tường tay số của hộp số và để xây dựng được đồthị cân bằng công suất ta phải tính tốc độ chuyển động của ôtô ở từng tay số theo sốvòng qoay n ecủa động cơ

Công thức tính : 0

.0,377

i i



Ở đây: Ta đang xét với xe 5 tay số nên n=1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5

r bx: Bán kính lăn của bánh xe r bx=0,29 (m)

n e:Số vòng qoay của động cơ

i0 :Tỷ số truyền lực chính i0= 3,29

i hn:Tỷ số truyền ở tay số đang xét

hI

i = 0,5 ; i 2= 0,59 ; i3= 0,71 ; i 4= 0,84 ; i5= 1 Để cho đơn giãn ta lập bảng tính V ở các tay số theo n enhư sau :

Bảng 3: Tốc độ chuyển động V của các tay số theo n e.

Sau khi thành lập được bảng vận tốc V ở từng tay số ta thành lập bảng tính N K

cho từng tay số theo vận tốc của các tay số đó và thành lập bảng tính N f,N, N f

+N từ vận tốc Vminđến V max

Sử dụng công thức tính sau đây để lập bảng N K:

N K =N e t

Do N K N K1 N K2 N K3 N K4 N K5 N  e t nên ta lập chung cùng một bảng

Bảng 4: N K,N e theo vận tốc từng tay số.

Sử dụng các công thức tính sau đây để lập bảng tínhN f ,N,N f +N theo vận tốc

từ Vmin đến V max ( V max vận tốc ở chổ hạn chế số vòng qoay ):

N f =

.270

G f V

+

3

.3500

42,24 20,3 63,3

II Tính toán chỉ tiêu về lực kéo (P K).

Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô khi chuyển động tổng quát trên dốc với đấy

đủ các thành phần lực các thành phần lực cản được biểu diễn theo dạng sau:

K

P = P f + P  P i  P j + P mk Trong đó:

P K- Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động (kg)

P f = f G. :Lực cản lăn (kg)

P=

3

13

K F V

:Lực cản không khí (kg)

P i = f G :Lực cản lên dốc (kg)

P j = ij .

G J g



:Lực cản tăng tốc (kg)

P mk:Lực cản kéo moóc.

Tính lực kéo ở bánh xe chủ động tính theo công thức sau:

K K bx

M P r



i :Tỷ số truyền ở tay số đang tính toán của hộp số

Từ các thông số đả tính được ở các phần trên và công thức (II) ta lâp bảng

Bảng 5: PK theo vận tốc của các tay số.

Và sử dụng các công thức sau đây để tính Pf ,Pvà Pf + P như sau:

Biểu thức tính lực cản lăn : Pf = f.G

= 0,0.9525 = 228.6 (kG).

Biểu thức tính lực cản không khí:

2

.13

K F V

P 

Với : V- vận tốc của ôtô từ Vmin đến Vmax

K-Hệ số cản không khí K= 0,07

F- Diện tích cản chính diện F= 4,23 m2 Để đơn giản trong tính toán Pω,Pω+Pf ta lập bảng tính sau:

III Nhân tố động lực học của ô tô

Xác định nhân tố động lực học D khi đầy tải Ge:

Khi so sánh tính chất động lực học của các loại ôtô khác nhau và với điều kiện làmviệc khác nhau, người ta mong muốn có được các thông số mà nó thể hiện được tínhchất động lực học của ôtô Bởi vậy cần có các thông số đặc trưng tính chất động lựchọc của ôtô mà các chỉ số kết cấu không có mặt trong thông số đó Thông số đó lànhân tố động lực học của ôtô

Nhân tố động lực học của ôtô là tỷ số giữa lực kéo tiếp tuyến PK trư đi lực cảnkhông khí P và chia cho trọng lượng toàn bộ của ôtô (trọng lượng toàn tải) Tỷ sốnày được kí hiệu bằng "D" và có biểu thức tính như sau:

D =

K

P P G





= (

0 x

b

M i i r

D 

Nếu tính đến khả năng trượt quay của bánh xe chủ động trong quá trình làm việcthì nhân tố động lực học cũng bị giới hạn bởi điều kiện bám của các bánh xe chủ độngvới mặt đường

Ta có lực kéo tiếp tuyến lớn nhất của các bánh xe chủ động P Kmaxbị giới hạn theo

điều kiện bám như sau :



Ở đây:

D: Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

m : Hệ số phân bố tải trọng

Để cho ôtô chuyển động không bị trượt quay của bánh xe chủ đọng trong một thờigian dài thì nhân tố động lực học của ôtô phải thoả mãn điều kiện:

D  D (1.2)

Kết hợp điều kiện (1.1) và (1.2) để duy trì cho ôtô chuyển động chúng phải thỏamãn điều kiện sau:

D  D  (1.3)

Vậy giới hạn của đồ thi D là biểu thức (1.3)

Để xây dựng đồ thị D cần phải lập bảng tình các trị số trong phương trình (III.1),mà trong trường hợp ta đang tính với xe có 5 tay số thì D phải được tính cho 5 tay số:

Dn =

P P G

Dn : Nhân tố động lực học ứng với tay số đang xét.

PKn:Lực kéo tiếp tuyến ứng với tay số đang xét

Pwn:Lực cản không khí ứng với tay số đang xét

Các giá trị nhân tố động lực học D ở các tay số được thể hiện trong Bảng 7, trong

bảng có sử dụng các công thức sau để tính:

D =

K

P P G





= (

0 x

b

M i i r

5 0,43 0,488 0,531 0,563 0,582 0,588 0,583 0,566 0,536

Me 141,2 160,7

7

175,7 4

186,9 4

194,4 7

198,1 6

198,1 4

194,4 1

186,9 4

IV Tính toán khản năng tăng tốc của ôtô:

1.Xác định khả năng gia tốc của ôtô:

Nhờ đồ thị nhân tố động lực học D = f(V) ta có thể xác định được sự tăng tốc củaôtô khi hệ số cản của mặt đường đã biết và khi chuyển động ở một số truyền bất kì vớimột vận tốc đã biết

Từ biểu thức( III.1) khi đã biết được hệ số cản tổng cộng của mặt đường  , nhân tốđộng lực học D ta xác định khả năng tăng tốc như sau:

Khi ôtô chuyển động trên đường bằng (góc dốc = 0) nghĩa là  =f công thức trêncó thể viết :

D - Nhân tố động lực học khi ô tô đầy tải

im-hệ số kể đến ảnh hưởng của khối lượng qoay

Được tính theo công thức : im=1,04 + a i2

hm .Đối với ôtô tải a nằm trong khoảng thực nghiệm sau a = 0,05  0,07 và ta chọn a = 0,05 nên ta có:

2 Xác định thời gian tăng tốc & quãng đường tăng tốc của ô tô:

Nhờ đồ thị nhân tố động lực học của ôtô chúng ta sẽ xác định được sự tăng tốccủa ôtô qua đồ thị jf v( )và cũng từ đây ta xác định được thời gian tăng tốc vàquãng đường tăng tốc của chúng Đây là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượngđộng lực học của ôtô

2.1 Xác định thời gian tăng tốc của ôtô:

Vậy thời gian tăng tốc của ô tô từ tốc độ V1 đến tốc độ V2 sẽ là:

t =

2 1

1

động của chúng Nhưng tích phân này có thể giải được bằng phương pháp đồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc nhờ vào đồ thị gia tốc của ôtô jf v( ) Để tiếnhành xác định thời gian tăng tốc của ôtô theo phương pháp tích phân bằng đồ thị

thì ta cần phải xây dựng được đồ thị đường cong gia tốc ngược ở mổi số truyền khác

nhau, nghĩa là xây dựng được đồ thị

1

j = f (V) ; Trong quá trình tính toán và xây dựng đồ thị, ta cần lưu ý rằng:

+> Tại vận tốc lớn nhất của ô tô Vmaxthì giá trị gia tốc j = 0 và do đó

1

j = 

Vi vậy trong tính toán ta chỉ lấy giá trị vận tốc của ô tô trong khoảng từ Vmin đến0,95.Vmax

+>Tại vận tốc nhỏ nhất Vmin thì lấy trị số t=0 ;

Phương pháp tích phân bằng đồ thị còn gọi là phương pháp tích phân gần đúng vàđược thực hiện theo các bước như sau:

-Xây dựng đồ thi gia tốc ngược bằng cách sử dụng các giá trị gia tốc ở bảng (10) Ta

lập bảng giá trị tính biểu thức

Vây các giá trị gia tốc ngược được thể hiện trong bảng sau đây:

2.2 Xác định thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc :

2.2.1 Xác định thời gian tăng tốc của ô tô

Từ phương trình j = dt

dv

⟹ dt =

dv j 1

Suy ra : Khoảng thời gian tăng tốc từ v1 ⇒v2 củaô tô là :

= f(V) (Dựa vào đồ thị : j = f(V) )

ti : là thời gian tăng tốc từ v1  v2

ti = F i: Với F i là diện tích giới hạn bởi phần đồ thị j

1

= f(V) ; V = v1; V = v2 và trục hoành (OV)

Suy ra : Thời gian tăng tốc toàn bộ

t = 1

n i i