Đồ án Lý thuyết ô tô

Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , cơ động, êm dịu… Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc

BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ -    -

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Tên đề tài: Tính toán sức kéo ô tô

Vận tốc chuyển động cực đại: 170 Km/h

Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: max = 0.4

Xe tham khảo: Toyota fortuner 2.7v 4x2

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuyển Lớp: Cơ khí ô tô 1

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 3

1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe 3

1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn: 4

1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 7

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 7

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 11

2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính 11

2.2.2, Tỷ số truyền của hộp số 11

2.3.Xây dựng đồ thị 14

2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô 14

2.3.2.Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô 16

2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 18

2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 20

2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc 22

2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược 23

2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 24

2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 26 2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc 29

KẾT LUẬN 30

L i Nói Đ u ời Nói Đầu ầu

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơ khí ôtô

có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định và hiệu quả trong quá trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , cơ động, êm dịu…

Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô để vận dụng để tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ôtô cụ thể Qua đó, biết được một số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi kéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :

- CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

- CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy TRẦN VĂN NHƯ Bộ môn cơ khí ôtô – Đại học Giao Thông Vận Tải.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Tuyển

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

1.1.Xác đ nh các kích th ịnh các kích thước cơ bản của xe ước cơ bản của xe ơ bản của xe ản của xe c c b n c a xe ủa xe.

– Ba hình chiếu của xe Toyota Forturner

– Các kích th ước cơ bản: ơ bản: ản: c c b n:

1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn:

a) Thông số theo thiết kế phác thảo:

– Loại động cơ: động cơ xăng, 4 xylanh thẳng hàng; dual VVT-i

G = G0 + n.(A + Gh)

 G = 1865 + 7.(60 + 20) = 2425 (kG)

- Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 2425 (kG)=23789,25 (N)

- Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của các đại lượng công suất, mômen và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ Các đường đặc tính này gồm:

Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ xăng)

 Hiệu suất truyền lực: ƞ tl = 0,9 (tr 15)

- Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài:

+ Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức ledeman)

Bảng 1:Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ

Sau khi tính toán và xử lí số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngoài với Công

20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00

Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Ne (kW)

Me (N.m)

vòng/phút

Hình 1 Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

lực cản chuyển động Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng thêm phần công khắcphục các lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí … Vì vật phải chọn công suất lớn nhất

là :

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

- Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực :

itl = i0 ih ic ip

- Thông thường, chọn ic = 1; ip = 1

2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính.

- Được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyển động với vận tốc lớn nhất ở tay số cao nhất của hộp số

- Ta có:

2.2.2 Tỷ số truyền của hộp số.

a Tỷ số truyền của tay số 1.

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

– Theo điều kiện chuyển động, ta có:

+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8 : đường tốt)

 i h 1 ≤ 1∗9515,7∗0,8∗0,365

b Tỷ số truyền của các tay số trung gian.

Trong đó: + n – số cấp trong hộp số (n = 6)

Kiểm tra tỷ số truyền của tay số lùi theo điều kiện bám:

c Tỷ số truyền của các tay số

Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số được thể hiện ở bảng sau:

Tỷ số

2.3.Xây dựng đồ thị.

2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô.

0 3.74 7064.54 4.41 5985.61 5.21 5071.46 6.14 4296.92 7.25 3640.68 8.56 3084.66 45.91 281.08 1560.0 0 5.61 7369.04 6.62 6243.61 7.81 5290.06 9.22 4482.13 10.8 8 3797.60 12.8 4 3217.61 62.74 288.05 2080.0 0 7.47 7551.75 8.82 6398.41 10.4 1 5421.21 12.2 9 4593.26 14.5 0 3891.76 17.1 2 3297.39 79.05 290.37 2600.0 0 9.34 7612.65 11.0 3 6450.01 13.0 1 5464.93 15.3 6 4630.30 18.1 3 3923.14 21.4 0 3323.98 94.11 288.05 3120.0 0 11.2 1 7551.75 13.2 3 6398.41 15.6 2 5421.21 18.4 3 4593.26 21.7 5 3891.76 25.6 7 3297.39 107.13 281.08 3640.0 0 13.0 8 7369.04 15.4 4 6243.61 18.2 2 5290.06 21.5 0 4482.13 25.3 8 3797.60 29.9 5 3217.61 117.38 269.47 4160.0 14.9 7064.54 17.6 5985.61 20.8 5071.46 24.5 4296.92 29.0 3640.68 34.2 3084.66

0 5 4 2 7 0 3 124.08 253.21 4680.0 0 16.8 2 6638.23 19.8 5 5624.41 23.4 2 4765.42 27.6 5 4037.63 32.6 3 3420.98 38.5 1 2898.51 126.49 232.30 5200.0 0 18.6 8 6090.12 22.0 5 5160.01 26.0 3 4371.95 30.7 2 3704.24 36.2 6 3138.51 42.7 9 2659.19 123.83 206.75 5720.0 0 20.5 5 5420.21 24.2 6 4592.41 28.6 3 3891.03 33.7 9 3296.78 39.8 8 2793.28 47.0 7 2366.68

Bảng 2.Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

1500

Bảng 3 Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số

Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:

Dựng đồ thị Pk =f(v) và Pφ=f(v):

0.00 5.00 10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00 0.00

1000.00 2000.00 3000.00 4000.00 5000.00 6000.00 7000.00 8000.00 9000.00 10000.00

Đồ thị cân bằng lực kéo

Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pc Pφ

Hình 2 Đồ thị cân bằng lực kéo

đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

2.3.2.Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô

– Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng:

Bảng 4 Công suất của ô tô

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00

Đ th cân b ng công su t c a ôtô ồ thị cân bằng công suất của ôtô ị cân bằng công suất của ôtô ằng công suất của ôtô ất của ôtô ủa ôtô

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nk6 Nc

m/s

Hình 3 Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

2.3.3.Đ th nhân t đ ng l c h c ồ thị cân bằng công suất của ôtô ị cân bằng công suất của ôtô ố động lực học ộng lực học ực học ọc.

của ôtô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính tốc độ ngoài, D = f(v)

Bảng 7 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

Dựa vào kết quả bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học của ôtô

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 0.00

D phi f

m/s

Hình 4 Đồ thị nhân tố động lực học ôtô

= f(v); nhưng ở những vân tốc lớn thì đường cong dốc hơn

ôtô chuyển động ổn định, vì trong trường hợp này thì sức cản chuyển động tăng, tốc độ

không ổn định ở từng tay số của ôtô

- Vùng chuyển động không trượt của ôtô:

bám của các bánh xe chủ động với mặt đường

G = m k 2. φ G φ−K F v2

mãn điều kiện sau :

Ψ ≤ D ≤ Dφ

đường đặc tính cục bộ của động cơ để chống trượt quay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra

2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc

+ f, i – hệ số cản lăn và độ dốc của đường;

ta có:

Bảng 8 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

14.9 9

16.8 7 18.74 20.62

D1 0.28 0.30 0.31 0.32 0.32 0.31 0.30 0.29 0.27 0.25 0.22

5

0.01 5

0.01 5

0.01 6

0.01 6

0.01 6

0.01 7

0.01 7

15.6 7

18.2 8

20.8 9

0.01 6

0.01 6

0.01 7

0.01 7

0.01 8

0.01 9

18.4 9

21.5 7

24.6 5

0.01 6

0.01 7

0.01 8

0.02 0

0.02 1

0.02 3

21.4 6

25.7 6

30.0 5

34.3 4

0.01 7

0.01 8

0.02 0

0.02 2

0.02 4

0.02 7

0.03

0 0.033 0.037

Bảng 9 Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

T k t qu b ng tính, xây d ng đ th j = f(v): ừ kết quả bảng tính, xây dựng đồ thị j = f(v): ết quả bảng tính, xây dựng đồ thị j = f(v): ản: ản: ựng đồ thị j = f(v): ồ thị j = f(v): ị j = f(v):

0.00 5.00 10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00 -0.50

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

Đ th gia t c ôtô ồ thị cân bằng công suất của ôtô ị cân bằng công suất của ôtô ố động lực học.

j1 j2 j3 j4 j5 j6

bướm ga mở dần dần

2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc

2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược

+ ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị 1j = f(v); v = v1 ; v = v2 vàtrục hoành của đồ thị gia tốc ngược.

i=1

n

F i

1.87 0.51 2.21 0.57 2.61 0.65 3.08 0.76 3.64 0.89 4.29 1.06 3.75 0.48 4.42 0.54 5.22 0.61 6.16 0.71 7.27 0.84 8.59 1.00 5.62 0.46 6.64 0.51 7.83 0.59 9.24 0.69 10.91 0.81 12.88 0.98 7.50 0.45 8.85 0.50 10.44 0.58 12.33 0.68 14.55 0.81 17.1

7 1.009.37 0.44 11.06 0.50 13.06 0.58 15.41 0.69 18.19 0.83 21.4

6 1.0511.25 0.45 13.27 0.51 15.67 0.59 18.49 0.71 21.82 0.87 25.76 1.14 13.12 0.46 15.49 0.53 18.28 0.62 21.57 0.75 25.46 0.95 30.0

5 1.3014.99 0.49 17.70 0.56 20.89 0.67 24.65 0.82 29.10 1.08 34.3

4 1.6016.87 0.53 19.91 0.61 23.50 0.73 27.73 0.93 32.73 1.29 38.63 2.23 18.74 0.59 22.12 0.69 26.11 0.85 30.82 1.12 36.37 1.71 42.93 4.16 20.62 0.68 24.33 0.81 28.72 1.03 33.90 1.46 40.01 2.73 47.2

Bảng 10 Giá trị 1/j ứng với từng tay số

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 0.00

0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

Đ th gia t c ng ồ thị cân bằng công suất của ôtô ị cân bằng công suất của ôtô ố động lực học ược c

1/j1 1/j2 1/j3 1/j4 1/j5 1/j6

m/s

Hình 6 Đồ thị gia tốc ngược 2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô

Từ đồ thị 1/j ta có thể tìm được các giao điểm bằng việc tính vận tốc tại thời

a Thời gian tăng tốc

D a vào hình dáng c a đ th gia t c ng ựng đồ thị j = f(v): ủa đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp ồ thị j = f(v): ị j = f(v): ốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp ượng: c ta có th i đi m chuy n t s th p ời điểm chuyển từ số thấp ểm chuyển từ số thấp ểm chuyển từ số thấp ừ kết quả bảng tính, xây dựng đồ thị j = f(v): ốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp ấp

sang s cao là t i V ốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp ại V max c a t ng tay s ủa đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp ừ kết quả bảng tính, xây dựng đồ thị j = f(v): ốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp

1

1

v

v v v

 

.2

in n v

2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô

- Có xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyển số

+ Sự mất mát về tốc độ khi chuyển số sẽ phụ thuộc vào trình độ người lái, kết cấu của hộp số và loại động cơ đặt trên ôtô

+ Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 2s

(Với người lái có trình độ kém thì thời gian chuyển số có thể cao hơn từ 25 ÷ 40%)

- Tính toán sự mất mát tốc độ trong thời gian chuyển số (giả thiết: người lái xe có trình

độ thấp và thời gian chuyển số giữa các tay số là khác nhau):

+ ∆t – thời gian chuyển số [s]

Bảng 12: thời gian và quãng đường tăng tốc

2.3.5.4 Vẽ đ th th i gian tăng t c và quãng đ ồ thị cân bằng công suất của ôtô ị cân bằng công suất của ôtô ời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc ố động lực học ười gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc ng tăng t c ố động lực học.

đ th th i gian tăng t c và quãng đ ồ thị cân bằng công suất của ôtô ị cân bằng công suất của ôtô ời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc ố động lực học ười gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc ng tăng t c ố động lực học.

xác so với thực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo của ôtô được thực hiện trên đường hoặc trên bệ thử chuyên dùng.