BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ Zil 131

ZiL131

KHOA Ô TÔ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN NL – KC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Họ và tên: Trần Nguyên Đạo

I SỐ LIỆU BAN ĐẦU.

Theo sổ tay tra cứu tính năng kĩ thuật ô tô quân sự ta có bảng:

3 Mô men xoắn ứng với công suất lớn

nhất (Nemax)

Nm

6 Số vòng quay ứng với công suất cực

16 Tỷ số truyền của cầu xe: i0=7,339

17 Tỷ số truyền của hộp số phân phối

ichậm:

inhanh:

2,081

TRƯỜNG SĨ QUAN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

KHOA Ô TÔ

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC

LÝ THUYẾT Ô TÔHọc viên thực hiện: Trần Nguyên Đạo

Giáo viên hướng dẫn: Đại úy, ThS Mai Hồng Cẩm

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2017

22 Hệ số dạng khí động học của xe (K) 0,2

23 Hệ số bám của bánh xe với mặt đường

(φ)

0,7

25 Trọng lượng phân bố lên cầu giữa (nếu

có)

II NỘI DUNG THỰC HIỆN.

1 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ

2 Xây dựng đồ thị đặc tính kéo, đặc tính công suất, cân bằng lựckéo và cân bằng công suất

3 Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc của ô tô, đồthị thời gian tăng tốc của ô tô, đồ thị quãng đường tăng tốc

4 Tính toán động lực học quá trình phanh Xác định điều kiệnphanh tối ưu

5 Xác định bán kính quay vòng nhỏ nhất và chiều rộng hành langquay vòng

6 Xác định ổn định dọc và ngang khi ô tô chuyển động

III BẢN VẼ.

02-03 bản vẽ A0 gồm: Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ, đồ thị đặc tính kéo, đặc tính công suất, cân bằng lực kéo và cân bằng công suất, đồ thì nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc của ô tô, đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô, đồ thị quãng đường tăng tốc.

TP.HCM, ngày tháng năm 2017

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Đại úy, ThS Mai Hồng Cẩm

MỤC LỤC

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7

I XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ 7

1 Định nghĩa đặc tính ngoài động cơ 7

2 Xác định trọng lượng toàn bộ của ô tô 8

3 Lốp xe 8

4 Xác định các tỷ số truyền 8

5 Xác định vận tốc lớn nhất, vận tốc nhỏ nhất 8

6 Cơ sở lý thuyết xây dựng đặc tính ngoài động cơ 9

II XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH KÉO 11

1 Định nghĩa đặc tính kéo 11

2 Phương pháp xây dựng đặc tính kéo 12

III XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ 17

1 Định nghĩa đặc tính động lực học 17

2 Phương pháp xây dựng đặc tính động lực học 17

3 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám 20

4 Đặc tính động lực học khi tải trọng thay đổi 22

4 Các đặc điểm của đặc tính động lực học 23

IV XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CÁC BÁNH XE CHỦ ĐỘNG 24

1 Tính toán công suất tại bánh xe chủ động 24

2 Đồ thị cân bằng công suất 25

V QUÁ TRÌNH TĂNG TỐC CỦA Ô TÔ 28

1 Xây dựng đồ thị gia tốc của xe 29

2 Đồ thị gia tốc ngược 29

3 Đồ thị thời gian tăng tốc ở các số truyền 31

4 Đồ thị quãng đường tăng tốc ở các số truyền 32

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN PHANH TỐI ƯU 32

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH QUAY VÒNG NHỎ NHẤT VÀ CHIỀU RỘNG HÀNH LANG QUAY VÒNG 36

CHƯƠNG 4 XÁC ĐỊNH ỔN ĐỊNH DỌC VÀ NGANG KHI Ô TÔ CHUYỂN ĐỘNG 43

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ô tô hiện nay đang phát triển rất mạnh, nó là một ngành công nghiệp

có vai trò quan trọng trong nền kinh tế của một đất nước.Vì vậy, việc đào tạo kỹ

sư trong ngành cũng hết sức quan trọng.Trong khi đó môn học Lý thuyết ô tôchiếm vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành ô tô máykéo.Môn học này cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản thuộc lĩnh vực

lý thuyết ô tô liên quan đến sự phát triển của ngành ô tô trong sự nghiệp đổi mớicủa đất nước hiện nay

Để đảm bảo xe có thể hoạt động tốt trên các loại đường khác nhau thì việcquan trọng là chúng ta phải nghiên cứu tính toán kéo cho xe Qua đó xác địnhđược những thông số cơ bản của động cơ, hệ thống truyền lực để đảm bảo cho

xe có vận tốc lớn nhất trên đường tốt và có khả năng chuyển động trên các loạiđường khác nhau có hệ số cản lớn

Ngành công nghiệp ô tô của nước ta hiện nay đang trên đường phát triển vàhội nhập với thế giới nên việc tính toán kéo thông thường chỉ là tính toán kéo

kiểm nghiệm Phương pháp này áp dụng đối với xe Zil 131 với điều kiện thông

số kết cấu cơ bản của xe đã biết Mục đích của phương pháp này là xác định cácthông số đánh giá chất lượng kéo, chất lượng vận tốc và tìm ra khả năng hoạtđộng tối ưu của xe

Được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo bộ môn Khung gầm Khoa Ô

tô, trong đó đặc biệt là thầy giáo Mai Hồng Cẩm đã giúp cho chúng tôi có thêmnhiều kinh nghiệm trong quá trình tính toán, thiết kế một động cơ cho xe ô tô vàhoàn thành bài tập đúng thời hạn Tuy vậy, do sự hạn hẹp về sự non kém trongkinh nghiệm làm bài, bài tập không thể tránh khỏi những sai sót, mong được tiếptục quan tâm giúp đỡ, chỉ bảo để tôi có thêm kinh nghiệm hoàn thành tốt hơncác bài tập cũng như các kiến thức bổ ích cho học tập và công tác sau này

Xin chân thành cảm ơn./

TP.HCM, tháng 12 năm 2017

Học viên thực hiện

Trần Nguyên Đạo

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ.

1 Định nghĩa đặc tính ngoài động cơ.

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mô men xoắn Me, công suất Ne và suấttiêu hao nhiên liệu ge của động cơ với số vòng quay ne hoặc vận tốc góc e củatrục khuỷu khi cung cấp nhiên liệu ở mức tối đa được gọi là đặc tính vận tốcngoài của động cơ (gọi tắt là đặc tính ngoài)

2 Xác định trọng lượng toàn bộ của ô tô:

 Trọng lượng toàn bộ ô tô: m10185( )kg �G101850( )N

1 1.

6 Cơ sở lý thuyết xây dựng đặc tính ngoài động cơ.

Đặc tính ngoài của động cơ thường được xây dựng khi thử nghiệm động cơtrên băng thử (băng thử thuỷ lực, băng thử điện )

Mô men xoắn của động cơ đặt trên băng thử được thay đổi bằng phanhthuỷ lực hoặc phanh điện ứng với mỗi giá trị mô men người ta đo được số vòngquay tương ứng

emax emax

e min

0, 22.54,602

23,11(rad/ s)0,5197

Ne = Me e (T64.Tài liêu [1] )Trong đó:

Me - tính theo N.m;

e - tính theo rad/s

Trường hợp không có đường đặc tính ngoài của động cơ bằng thực nghiệm,

có thể xây dựng đường đặc tính này bằng cụng thức kinh nghiệm của S.R.LâyĐéc man

Công thức S.R.Lây Đéc man có dạng sau:

e emax

e N

e N

2

e N

Ne, ne - công suất hữu ích của động cơ và số vòng quay của trục khuỷu ứngvới một điểm bất kỳ của đường đặc tính ngoài;

Nemax, nN - công suất có ích cực đại và số vòng quay ứng với công suất đó

150(maluc) 110,4( )

emax

a = b = c = -1 hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơxăng

Cuối cùng ta lập được bảng số liệu như sau:

Bảng 3 thông số đặc tính ngoài của động cơ.

Hình 1 Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ.

II XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH KÉO.

v 



(1.2)Trong đó:

Ne  Công suất của động cơ (đã kể tổn hao trong thiết bị động lực) (W);

  Hiệu suất của hệ thống truyền lực;

Vận tốc vi được xác định như sau:

tli

k e i

i

r

(1.3)(T89-Tài liệu [1])

Trong đó:

e

  vận tốc góc của trục khuỷu động cơ (rad/s);

rk  bán kính tính toán của bánh xe (m);

2 Phương pháp xây dựng đặc tính kéo.

Dựa vào đồ thị đặc tính ngoài của động cơ để thiết lập, xây dựng đặc tínhkéo

a Đặc tính ngoài của động cơ b Đặc tính kéo số truyền i của ô tô

Hình 2 Phương pháp xây dựng đặc tính kéo của ô tô.

*Hiệu suất truyền lực =0,80,95 Chọn =0,9

Bảng 1 Các số liệu được sử dụng để xây dựng đặc tính kéo của ô tô

Lực kéo ô tô ở số truyền n (N) Pkn Pkn1 Pkn2 Pknn

Dựa vào bảng trên ta lập được bảng số liệu để xây dựng đường đặc tính kéo của động cơ như sau:

Cuối cùng ta vẽ được đồ thị đặc tính kéo như hình vẽ sau:

Object 6

Hình 3 Đồ thị đặc tính kéo của số truyền nhanh

Object 9

Hình 4 Đồ thị đặc tính kéo của số truyền chậm

Từ đặc tính kéo của ô tô có thể đưa ra một số nhận xét sau:

Đặc tính kéo cho phép xác định lực kéo lớn nhất của ô tô theo động cơ vì

nó được xây dựng từ đặc tính ngoài của động cơ

Đặc tính kéo cho phép xác định lực kéo lớn nhất Pkimax ở từng số truyền

Đặc tính kéo không thể đánh giá chất lượng kéo của xe Bởi vì khi hai xe

có cùng lực kéo thì xe nào có trọng lượng nhỏ hơn, thông số khí động tốt hơn thì

xe đó có chất lượng động lực học cao hơn

Từ đồ thị kết hợp với bảng thông số các giá trị đã tính toán có thể xácđịnh vận tốc lớn nhất mà xe có thể đi được và lực kéo lớn nhất của xe, cụ thể là

ở số 5 sẽ cho vận tốc lớn nhất nhưng lực kéo sẽ là nhỏ nhất và ngược lại là số 1với tốc độ thấp nhất và lực kéo thì lại cao nhất như trên hình vẽ đã thể hiện.

Ta chỉ thể hiện vận tốc lớn nhất, nhỏ nhất và khả năng tăng tốc của môt sốtruyền và các số truyền khác thì tương tự

 Ta có: = f.G.cosα Ở đây ta xét xe đang đi trên đường bằng nên α=0 vậynên = f.G (T49-Tài liệu [1])

Trong đó: f là hệ số cản lăn Xét trong trường hợp xe đi trên đường nhựa vàđường bê tông trung bình và f= 0,015÷0,020 Chọn f=0,016

= f.G = 0,016.10185.10=1629,6(N)=1,629(KN)

 =KF ,Chọn K=0,5 (T50-Tài liệu [1])

 F là tiết diện cản gió và F=Rộng x Cao =6,2(m2)

 V là vận tốc ở số truyền thứ i

 Ta có bảng giá trị thông số ở các số truyền :

Bảng 3 Giá trị thông số ở truyền lực nhanh

Hình 6 Đồ thị cân bằng lực kéo ở số truyền chậm

Từ đó ta có đồ thị xác định vận tốc lớn nhất và khả năng tăng tốc của các số

1i Thay các giá trị Pk1i

(đã xác định được ở bảng 1), Pw1i vừa tính được và G vào công thức G D

Vận tốc ô tô ở số truyền i (m/s) vi vi1 vi2 vin

Pw5 27.275 109.1 245.47 436.4 681.884 981.913 1336.493 1745.6D5 0.092 0.097 0.098 0.096 0.090 0.080 0.066 0.049

Bảng 7 Thông số động lực học của số truyền chậm

n

(v/p) 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200v1 0.192 0.383 0.575 0.767 0.958 1.150 1.342 1.533Pk1 71.882 76.944 79.98 80.9942 79.982 76.9445 71.8824 64.795Pw1 0.1139 0.4556 1.025 1.82237 2.8475 4.10034 5.58101 7.2895D1 1.438 1.539 1.600 1.620 1.600 1.539 1.438 1.296v2 0.339 0.677 1.016 1.355 1.694 2.032 2.371 2.710Pk2 40.678 43.543 45.26 45.8344 45.261 43.5427 40.6781 36.668Pw2 0.3557 1.4227 3.201 5.69064 8.8916 12.8039 17.4276 22.763D2 0.8136 0.8708 0.905 0.91657 0.9051 0.8706 0.81321 0.7329v3 0.623 1.246 1.869 2.491 3.114 3.737 4.360 4.983Pk3 22.121 23.679 24.61 24.9251 24.614 23.6789 22.1211 19.94Pw3 1.2027 4.8107 10.82 19.2429 30.067 43.2965 58.9313 76.972D3 0.4424 0.4735 0.492 0.49812 0.4917 0.47271 0.44124 0.3973v4 0.972 1.944 2.916 3.887 4.859 5.831 6.803 7.775Pk4 14.178 15.176 15.78 15.9749 15.775 15.1762 14.1777 12.78Pw4 2.9278 11.711 26.35 46.8455 73.196 105.402 143.464 187.38D4 0.2835 0.3033 0.315 0.31856 0.314 0.30142 0.28069 0.2519v5 1.427 2.853 4.280 5.706 7.133 8.559 9.986 11.412Pk5 9.6586 10.339 10.75 10.8829 10.747 10.3388 9.65858 8.7063Pw5 6.3086 25.235 56.78 100.938 157.72 227.111 309.123 403.75D5 0.193 0.2063 0.214 0.21564 0.2118 0.20223 0.18699 0.1661

* Khả năng leo dốc của từng tay số:

2 sin i �D i  f 1 D i

3 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

Cơ bản giống với nhân tố động lực học D chỉ khác là thay bằng

Cụ thể là: =

Với  là hệ số bám: Chọn =0,7 vậy nên =0,7.10185.10=71295(N)

Bảng thông số:

Bảng 8 Các thông số nhan tố động lực học theo điều kiện bám

của số truyền nhanh

0.69995 6

0.6999 2

0.6998 7

0.6998 2

0.69976 3

0.6996 9

D2(N) 0.69998

4

0.69993 6

0.69985 7

0.6997 45

0.6996 02

0.6994 26

0.69921 9

0.6989 8

D3(N) 0.69994

9

0.69979 6

0.69954 0

0.6991 83

0.6987 23

0.6981 62

0.69749 8

0.6967 32

D4(N) 0.69987

6

0.69950 4

0.69888 5

0.6980 17

0.6969 02

0.6955 38

0.69392 7

0.6920 68

0.6933 05

0.6903 59

0.68687 8

0.6828 61

Bảng 9 Các thông số nhan tố động lực học theo điều kiện bám

0.6999 72

0.6999 6

0.69994 5

0.6999 28

D2(N) 0.69999 0.69998 0.69996 0.6999 0.6999 0.6998 0.69982 0.6997

7 6 9 44 13 74 9 77

D3(N) 0.69998

8

0.69995 3

0.69989 4

0.69981 1

0.6997 05

0.6995 75

0.69942 1

0.6992 44

D4(N) 0.69997

1

0.69988 5

0.69974 1

0.6995 4

0.6992 81

0.6989 65

0.69859 1

0.6981 60

D5(N) 0.69993

8

0.69975 2

0.69944 3

0.6990 09

0.6984 51

0.6977 70

0.69696 5

0.6960 36

4 Đặc tính động lực học khi tải trọng thay đổi.

Trong bài làm ta chỉ xét khi xe chở quá tải 20%, 40%, và 50%

Đồ thị đặc tính động lực học cơ bản giống với đặc tính động lực học D chỉ khác

là thêm phần đồ thị phía trái của đồ thị D Khi xe chở đủ tải tức là G=100% thịgóc =45 tức là tan=1 Vậy khi chở quá tải với mức đã cho như trên thì ta cócông thức:

tan Gx

G

Vậy tan=1,2: 1,4: 1,5 do vậy =50: 54; 56 Từ các giá trị này ta hoàn toàn

có thể biểu diễn được đồ thị đặc tính động lực học khi tải thay đổi

4 Các đặc điểm của đặc tính động lực học.

- Đặc tính động lực học có hình dạng tương tự như đặc tính kéo (vì nócũng được xây dựng từ đặc tính ngoài của động cơ), chỉ khác là chúng có độ dốclớn hơn ở các vận tốc lớn Bởi vì ở vận tốc cao, thành phần lực cản không khítăng lên

- Trên đặc tính có các điểm đặc biệt sau:

H: điểm bắt đầu;

M: điểm ứng với Dmax (tương ứng với điểm Memax);

T: điểm ứng với Nemax (thường gọi là điểm tính toán);

K: điểm kết thúc của đường đặc tính

Thông thường điểm K  T

- Vận tốc của xe ở mỗi số truyền nằm trong khoảng vH  vK (dải vận tốccủa xe ở mỗi số truyền)

- Tương ứng với Dimax của từng số truyền có vận tốc tới hạn viM

viM = v1M, v2M, …, vnM

Khu vực có vận tốc lớn hơn vân tốc tới hạn được gọi là khu vực làm việc ổn định của ô tô ở số truyền đó Bởi vì khi xe làm việc trong khu vực này nếu sứccản của đường tăng lên sẽ làm giảm vận tốc chuyển động, nhưng nhân tố độnglực học lại tăng lên, do vậy xe có thể khắc phục được sức cản tăng lên tức thờiấy

Ở khu vực có vận tốc nhỏ hơn vận tốc tới hạn, khi sức cản chuyển động tăng,vân tốc ô tô giảm, nhân tố D cũng giảm nên xe không thể khắc phục được sứccản tăng lên này Khu vực này được gọi là khu vực làm việc không ổn định của

số truyền.Như vậy vận tốc tới hạn là điểm xác định khu vực làm việc ổn địnhcủa ô tô khi động cơ làm việc ở chế độ toàn tải.Trong thực tế sử dụng ô tôthường không làm việc ở khu vực không ổn định của số truyền

- Giữa các đường đặc tính ở các số truyền có khoảng trùng điệp Nhờ có khoảngtrùng điệp này mà sau khi chuyển số ô tô đều làm việc trong khu vực ổn định

IV XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CÁC BÁNH XE CHỦ ĐỘNG

1 Tính toán công suất tại bánh xe chủ động.

Từ công thức trên ta xác định được các thông số cần thiết để vẽ biểu đồ:

Bảng 10 Các giá trị công suất các bánh xe chủ động

Hình 11 Đồ thị công suất kéo ở số truyền nhanh

Object 27

Hình 12 Đồ thị công suất kéo ở số truyền chậm

2 Đồ thị cân bằng công suất:

Để đơn giản ta chỉ vẽ Nk5 vì có liên quan đến vận tốc cực đại

(W)

N  N � �N N N N

Bảng 11: Số liệu tính toán đồ thị cân bằng công suất chậm

Ne(KW) 15.309 32.775 51.103 69.000 85.172 98.325 107.166

v 0.972 1.944 2.916 3.887 4.859 5.831 6.803

Nk 13.778 29.498 45.993 62.100 76.655 88.493 96.449 Nphi 1.58371 3.16741 4.75112 6.33482 7.9185 9.50223 11.0859 Nw5 2.84539 22.7631 76.8255 182.105 355.67 614.604 975.968

Từ đó ta được đồ thị:

Object 29

Hình 10 Đồ thị cân bằng công suất kéo ở số truyền nhanh

Hình 11 Đồ thị cân bằng công suất kéo ở số truyền chậm

V QUÁ TRÌNH TĂNG TỐC CỦA Ô TÔ

1 Xây dựng đồ thị gia tốc của xe.

* Hệ số khối lượng quay: i

Công thức xác định khối lượng quay như sau:

Trong đó:

- ihi tỷ số truyền của hộp số ở số truyền thứ i

- Gd: Trọng lượng toàn bộ xe ứng với tải định mức

- Gb: Trọng lượng toàn bộ xe ứng với tải bất kỳ

Ở đây ta xét Gd= Gb.

 i  1 0,05.(1i hi2)

* Xác định hệ số cản tổng cộng



 f cos sinKhi đi trên đường bằng ta có α = 0

- i - Hệ số khối lượng quay ở số truyền thứ i

dv

Vậy khoảng thời gian tăng tốc từ v1⇒v2 của ô tô là :

2

1

1

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

=  Do đó chỉ tính tới giá trị V = 0,95.Vmax )

Bảng 14: Số liệu gia tốc ngược tại số truyền nhanh

0.8361 1

0.8256 6

0.8361 27

0.8691 5

0.9303 8

1.0321 7