Đồ án Lý thyết ô tô (Tính toán và xây dựng đồ thị độ lực học của xe)

Tính toán và xây dựng đồ thị độ lực học của xe MAZ 5335 các xe khác làm tương tự chỉ khác số liệu.Sử dụng cho sinh viên các hệ cao đẳng đại học phục vụ tham khảo làm đồ án môn học và đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Công nghệ GTVT

Khoa Cơ khí

ĐỒ ÁN

LÝ THUYẾT Ô TÔ

Tính toán và xây dựng đồ thị độ lực học của xe

Sinh viên thực hiện : ……… Lớp : ……… Giáo viên hướng dẫn :

Hà Nội, ngày tháng năm

Bảng thống kê các thông số cơ bản của ô tô MAZ 5335

Hộp số phụ Ip

Bán kính làm việc trung bình của bánh xe: r b=r o

⟨r o :bán kínhthiết kế của xe⟩

ro = (B+ d

2) 25,4= (11 + 202 ).25,4= 533,4 (mm)

: hệ số kể đến sự biến dạng chiều cao của lốp, với lốp áp suất chọn

=0,93

 r b=.r o= 0,93.533,4=496,062 (mm) = 0,496 (m)

Vận tốc của ô tô v max= 85 (km/h) = 23,6 (m/s)

I Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong

1 Khái niệm

Đường đặc tính ngoài của động cơ (có khi còn gọi là đặc tính tốc độ ngoài) là các đường cong công suất (Ne), mô men (Me), suất tiêu hao nhiên liệu (ge) diễn biến theo tốc độ quay n (vg/ph) của động cơ ở chế độ toàn tải (mở 100% bướm ga ở động cơ xăng hoặc phun nhiên liệu cực đại ở động cơ diesel)

2 Công thức tính

Ne = Nmax a.nN ne + b.(nN ne )2 – c.(nN ne )3 (KW))

Trong đó Nmax= Nemax.0,736

a,b,c là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào chủng động cơ:

a = 0,7 ; b = 1,3 ; c = 1

Nemax : Công suất hữu ích cực đại (kw)

n N: Số vòng quay trục khuỷu động cơ ứng với công suất lớn nhất

Ne : giá trị công suất hữu ích của động cơ ứng với số vòng quay n e

Khi ta có N e, n e ta sẽ tính được M e theo công thức sau:

Me = 10

4

Ne 1,047 ne

Trong đó:

ne : số vòng quay trục khuỷu (v/p)

Ne : công suất của động cơ (kw)

v max= 2 π n emax r b

60i t

 n emax= 60 v i t

2 π r b = 60 v i h 5 i o

2 π r b = 60.23,6 0,66.7,732 π 0,496 =

3 Kết quả tính

ne/nN 0,5 0,55 0,6 0,67 0,74 0,81 0,88 0,93 0,98 1

Ne 53,63 59,66 65,52 73,3 80,4 86,63 91,77 94,67 96,85 97,5

Me 487,83 495,49 500,63 500,07 495,42 486,71 473,79 463,69 451,23 443,44

10000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

20

40

60

80

100

120

0 100 200 300 400 500 600

Đường đặc tính ngoài của động cơ

Ne Me

4 Ứng dụng của đồ thị

Đây là đường đặc tính quan trọng nhất của một động cơ dùng để

đánh giá các chỉ tiêu công suất (Nemax) và tiết kiệm nhiên liệu

(gemin) của động cơ Nhờ có đường đặc tính này người ta cũng

đánh giá được sức kéo của động cơ qua đặc tính mô men (Me),

vùng làm việc ổn định của động cơ và hệ số thích ứng K của nó

Dạng của các đường cong chủ yếu (Ne, Me, ge) của đường đặc

tính ngoài Muốn xây dựng nó ta phải tiến hành tính toán nhiệt ở

ít nhất 3 chế độ (3 tốc độ khác nhau) để xác định các thông số

của động cơ

II Đồ thị cân bằng lực kéo

1 Khái niệm

Đồ thị cân bằng lực kéo là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực

kéo phát ra tại bánh xe chủ động pk và các lực cản chuyển động

phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô

2 Công thức tính

P k=M k

r b =M e i t❑t

r b = f.G.cos ± G.sin ± G g.j.❑i+ K.F.v2 + n..Q

Chọntrường hợp ô tô chuyển động ổn định nằmngang khôngkéo móc, nên ta có:

P k = Gf + w.v2

Trong đó với xe tải: F(3÷5) m2 w(1,8÷3,5) N s 2/m2

Có: F = B.H a = 2,5.2,72 = 6,8 m2

 w=1,8 + 3,8.1,72 = 5,03 (N s 2/m2)

v = 2 π n e r b

60i t

Trong đó:

P ki:Lực kéo tương ứng cấp số i

i hi: Tỉ số truyền của cấp số i

i0: Tỉ số truyền lực chính

❑tl: Hiệu suất truyền lực ( chọn ❑tl = 0,9 )

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

i ti = i hi.i o

ne 1050 1150 1250 1400 1550 1700 1850 1950 2050 2100

Pk1 35991,05 36556,19 36935,41 36894,1 36551,03 35908,42 34955,21 34210,06 33290,79 32716,06

Pk2 19842,98 20154,56 20363,63 20340,85 20151,71 19797,42 19271,89 18861,06 18354,24 18037,37

Pk3 10400,46 10563,77 10673,35 10661,41 10562,27 10376,58 10101,13 9885,8 9620,15 9454,07

Pk4 6842,41 6949,85 7021,94 7014,09 6948,86 6826,7 6645,48 6503,81 6329,05 6219,78

X

v 0,27 2 4 7 10 13 15 18 20 21,37

Pf 2392 2392 2392 2392 2392 2392 2392 2392 2392 3120,25

Pw 0,37 20,12 80,48 246,47 503 850,07 1131,75 1629,72 2012 2297,08 Pf+Pw 2392,37 2412,12 2472,48 2638,47 2895 3242,07 3523,75 4021,72 4404 5417,33

Dựa vào số liệu bảng trên ta có đồ thị sau:

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

Đồ thị cân bằng lực kéo

Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pw Pf+Pw

3 Ứng dụng của đồ thị

- Xác định được v max trên đoạn đường đoạn đường đã chọn

- Xác định được lực kéo dư ( P kdư ) khi ô tô sử dụng tay số nhất

định với vận tốc xác định, với P k dư dùng để tăng tốc hoặc vượt

dốc thêm tải

- Xác định được tay số cần thiết và vận tốc mà ô tô đạt được khi

biết điều kiện chuyển động của ô tô

- Xác định được vùng làm việc của ô tô mà các bánh xe không bị

trượt quay

III Đồ thị nhân tố động lực học

1 Khái niệm

Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô biểu diễn mối quan hệ giữa

nhân tố động học của ô tô khi sử dụng các tay số khác nhau với

vận tốc chuyển động của ô tô

2 Công thức tính

D = P ki−P w1

G = (M e i t❑t

r b ) G1

Trong đó: D: nhân tố động lực học của ô tô

P w: lực cản của không khí

P k: lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động của ô tô

i t : tỉ số truyền của hệ thống truyền lực

Ta có bảng số liệu sau:

v1 1,34 1,47 1,6 1,79 1,98 2,17 2,36 2,49 2,62 2,68 Pw1 9,03 10,87 12,88 16,12 19,72 23,69 28,02 31,19 34,53 36,13

Pw2 29,7 35,59 42,01 52,8 64,83 78,08 92,14 102,76 113,49 118,81

Pw3 108,29 129,81 153,27 192,73 236,02 283,69 335,75 373,75 412,88 433,18

v4 7,05 7,72 8,39 9,4 10,41 11,42 12,42 13,1 13,77 14,1 Pw4 250 299,78 354,07 444,45 545,09 655,99 775,91 863,2 953,75 1000,01

v5 10,68 11,7 12,72 14,25 15,77 17,3 18,83 19,84 20,86 21,37 Pw5 573,73 688,56 813,85 1021,4 1250,93 1505,43 1783,48 1979,94 2188,75 2297,08

0.05

0.1 0.15

0.2 0.25

0.3

Đồ thị nhân tố động lực học

D1 D2 D3 D4 D5 f

3 Ứng dụng của đồ thị

Dùng đồ thị nhân tố động lực học để giải các bài toán về động lực,

động lực học của ô tô

IV Đồ thị cân bằng công suất

1 Khái niệm

Để phân tích tính năng động lực của ô tô , ngoài mối tương quan về

lực kéo, tổng các lực cản, ta còn có thể sử dụng mối tương quan

về công suất: Giữa công suất của động cơ sau khi đã tiêu tốn cho

các lực cản ma sát trong hệ thống truyền lực, phần còn lại là công

suất truyền đến bánh xe chủ động Nk Các giá trị công suất tính

toán được của phương trình cân bằng công suất của ô tô trên đồ thị

có tọa độ N-v gọi là đồ thị cân bằng công suất

2 Công thức

N f= f G cos α v1000 : Công suất tiêu hao cho cản lăn của các bánh xe

N i=G sinα v1000 : Công suất tiêu hao do cản dốc

N w=w v10003 : Công suất cản không khí

3 Bảng số liệu

Bảng giá trị công suất cản

Nf 0,65 4,78 9,57 16,74 23,92 31,1 35,88 43,06 47,84 51,12

Từ bảng số liệu ta có đồ thị sau:

20 40 60 80 100 120

Đồ thị cân bằng công suất

Ne1 Ne2 Ne3 Ne4 Ne5 Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nf+Ni Nf+Nw+Ni

4 Ý nghĩa đồ thị

Dùng để xác định trị số các thành phần của công suất cản ở các tốc độ khác nhau với các số truyền khác nhau xác định công suất

dự trữ ở các tốc độ khác nhau và tỉ số truyền khác nhau

V Đồ thị gia tốc của ô tô

1 Khái niệm

2 Công thức tính

D =  + ❑i

g .J  j = d v

d t = (D - )❑g

i

Trong đó: D: nhân tố động lực học của ô tô  : hệ số cản của mặt đường

J : gia tốc của ô tô ( m/s2) g: gia tốc trọng trường ( m/s2) ❑i = 1,05 + 0,05.i h2

Từ đó ta có bảng sau:

ne 1050 1150 1250 1400 1550 1700 1850 1950 2050 2100

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Đồ thị gia tốc

J1 J2 J3 J4 J5

3 Ứng dụng của đồ thị

- Dùng đồ thị để xác định gia tốc của ô tô ở một tốc độ nào đó ở

số truyền đã cho

- Dùng để xác định thời điểm sang số hợp lý để đảm bảo tốc độ là

nhỏ nhất và thời gian đổi số truyền là ngắn nhất và đạt tốc độ cao nhất, nhanh nhất ở tỉ số truyền sau

- Dùng đồ thị này để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô