Đồ án môn học lý thuyết ô tô xe ford ranger wildtrak

Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ô tô.. Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc: 28KẾT LUẬN...28TÀI LIỆU THAM KHẢO...29 LỜI NÓI ĐẦU Lý thuyế

  

-ĐỒ ÁN MÔN HỌC

LÝ THUYẾT Ô TÔ TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

Sinh viên: Trần Văn Trí Lớp: Cơ khí ô tô Khóa: 57 Hệ: Chính quy

GVHD: Ths Văn Quốc Hữu

TP.HCM 2019

MỤC LỤ

MỤC LỤC 1LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 31.1 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 Trọng lượng và phân bố trọng lượng 6

Chương 2 Tính toán sức kéo ô tô 72.1 Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài 7

2.2.2 Xác định tỉ số truyền các tay số của hộp số: 112.3 Tính toán và xây dựng đồ thị 13

2.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo 132.3.2 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ô tô 17

2.3.4 Xác định gia tốc, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc 212.3.5 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc: 28KẾT LUẬN 28TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

LỜI NÓI ĐẦU

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.

Sau đây là phần thuyết minh của em về nội dung bài tập lớn môn học này Mặc dù được thầy cô bộ môn hướng dẫn rất kỹ càng nhưng cũng do đây là lần đầu làm nên em không tránh khỏi sai xót trong bài làm của mình Mong thầy có thể bỏ qua những sai xót

đó và nhắc nhở cho em khi vấn đáp để em có thể sửa chữa Em xin chân thành cảm ơn! Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương:

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Vũ Văn Định Bộ môn

cơ khí ôtô – Đại học Giao Thông Vận Tải Phân hiệu tại TP Hồ Chí Minh.

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Trí

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe.

– Ba hình chiếu của xe Ford Ranger Wildtrak 3.2L 4x4AT :

– Các kích thước cơ bản:

1.2.1 Động cơ xe RANGER WILDTRAK 3.2l 4x4 AT 2018

a) Thông số theo thiết kế phác thảo:

– Loại động cơ: Turbo Diesel 3.2L i5 TDCi

+ Hệ thống treo sau: Loại nhíp với ống giảm chấn

+ Hệ thống treo trước: Hệ thống treo độc lập, tay đòn kép, lò xo trụ và ống giảm chấn

– Phanh và hộp số:

+ Hộp số: số tự động 6 cấp

+ Hệ thống truyền lực: Hai cầu chủ động / 4x4, động cơ đặt trước

+ Ly hợp: Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực với lò xo đĩa

+ Gài cầu điện: có

+ Khóa vi sai cầu sau: có

+ Khả năng lội nước: 800 (mm)

b) Thông số chọn:

– Trọng lượng toàn bộ xe tiêu chuẩn: 3250 kg

– Trọng lượng không tải xe tiêu chuẩn: 2215 kg

– Khối lượng hàng chuyên chở: 660 kg

– Trọng lượng hành khách: 55 kg/ người

– Dung tích thùng nhiên liệu: 80 (lít¿

– Hiệu suất truyền lực: η tl=0,9

– Hệ số cản không khí: K=0,3

– Hệ số cản lăn khi V < 22 m/s là f0=0,015

c) Thông số tính chọn:

- Cỡ lốp: 265/60R18 (chiều rộng lốp B= 265mm=10,43inch, tỉ lệ giữa chiều cao và

chiều rộng lốp là 60%, cấu trúc phân bố dạng toả tròn, đường kính vành lốp d= 18inch= 18.25,4= 457,2mm)

- Tải trọng của người: Ghk = 55 (kg)

- Tải trọng thùng hóa Ge= 660 kg → G=2215+5 (55+20)+660=3250(kG)=32500 N

1.3.2 Phân bố tải trọng ra các cầu

+Tải trọng phân bố lên cầu sau: Z2= 0,4G= 0,4.32500= 13000 (N)

+Tải trọng phân bố lên cầu trước: Z1= 0,6G= 0,6.32500= 19500 (N)

Chương 2 Tính toán sức kéo ô tô 2.1 Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài 2.1.1 Xác định công suất cực đại

vận tốc lớn nhất trên đường tốt

v: hệ số cản tổng cộng của đường khi ô tô chuyển động ở tốc độ V

max

Với: v   f i (i=0 do xét ô tô chuyển động trên đường bằng)

ηtl= 0,9: Hiệu suất cơ khí của hệ thống truyền lực

-Công suất lớn nhất của động cơ

+ Theo phương pháp laydecman:

ev e

N N

2.1.2 Xây dựng đường đặc tính ngoài

+ Công suất động cơ ở các vòng quay khác nhau (sử dụng công thức deleman):

-Sau khi tính toán và xử lý số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngoài với công

suất Ne (kW) và moment động cơ (N.m):

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0.000

200.000 400.000 600.000 800.000 1000.000 1200.000 1400.000 1600.000 1800.000 2000.000

0.000 100.000 200.000 300.000 400.000 500.000 600.000

Đường đặc tính ngoài của động cơ

2 2

2 max max

2 2.1

M N

b c

2.2 Tính toán thông số hệ thống truyền lực

2.2.1 Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính

Từ công thức  1

:

max max

0,105.

.

bx e o

hc pc

r n i

i i v



-ihc: Tỉ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số, chọn i  hc 1

-ipc

: Tỉ số truyền của tay số cao của hộp số phụ hoặc hộp phân phối Do ở đây không có hộp

số phụ hay hộp phân phối nên ta lấy i pc 1

2.2.2.1 Xác định tỉ số truyền của tay số I:

-Xác định tỉ số truyền của tay số 1: được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục

được sức cản chuyển động lớn nhất từ mặt đường mà bánh xe chủ động không bị

trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động

Sử dụng phương trình cân bằng lực kéo khi ô tô chuyển động ổn định ở tay số 1

1

max

.

k bx h

Từ (1) và (2) → 2,15 ≤ ih1 ≤ 3,82Vậy ta chọn ih1 = 2,5

2.2.2.2 Xác định tỉ số truyền của các số trung gian:

-Xác định tỉ số truyền của các tay số trung gian, ta tính toán theo cấp số nhân

i





với: n là số cấp số (n=6)

ih1 là tỉ số truyền của tay số thứ 1

ihn là tỉ số truyền của tay số cuối cùng

Trong đó: ihi - Là tỉ số truyền tay số thứ i trong hộp số (2,…,n-1)

Vậy ta xác định được tỉ số truyền ở các tay số:

+ Tỉ số truyền của tay số II là: ih

+ Tỉ số truyền của tay số III là: ih

+ Tỉ số truyền của tay số IV là: ih

+ Tỉ số truyền của tay số V là: ih

+ Tỉ số truyền của tay số VI là: ih

+ Tỉ số truyền tay số lùi:

So sánh với điều kiện (2) => chọn iL= 3

Vậy: Tỉ số truyền tương ứng với từng cấp số:

Bảng 2.2.2: Tỉ số truyền

2.3 Tính toán và xây dựng đồ thị

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

2.3.1.1 Phương trình cân bằng lực kéo:

Phương trình cân bằng lực kéo:

- α là góc dốc của đường

- i là độ dốc của đường, i=tgα

2.3.1.2 Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô:

-Dựng đồ thị lực kéo

.

e hi o tl Ki

bx

M i i P

o hi

n r v

i i





(2) Trong đó: PKi: Lực kéo tương ứng ở cấp số i

Bảng 2.3.1a Giá trị lực kéo ứng với từng tay số.

2 6.92

10116.0

4 8.31 8422.14 9.98

7011.8 8

11.9 9

5837.7 6

14.4 0

4860.2 5 8.64 13749.3

9

10.3 8

11447.1 0

12.4

6 9530.32

14.9 7

7934.5 0

17.9 8

6605.8 9

21.6 0

5499.7 6 11.5

2

15028.4

0

13.8 4

12511.9 4

16.6 2

10416.8 6

19.9 6

8672.5 9

23.9 8

7220.3 9

28.8 0

6011.3 6 14.4

0

15987.6

6

17.2 9

13310.5 8

20.7 7

11081.7 6

24.9 5

9226.1 6

29.9 7

7681.2 7

36.0 0

6395.0 6 17.2

8

16627.1

7

20.7 5

13843.0 0

24.9 3

11525.0 4

29.9 4

9595.2 1

35.9 6

7988.5 2

43.2 0

6650.8 7 20.1 16946.9 24.2 14109.2 29.0 11746.6 34.9 9779.7 41.9 8142.1 50.4 6778.7

6 2 1 1 8 7 3 3 6 4 0 7 23.0

4

16946.9

2

27.6 7

14109.2 1

33.2 4

11746.6 7

39.9 2

9779.7 3

47.9 5

8142.1 4

57.5 9

6778.7 7 25.9

2

16627.1

7

31.1 3

13843.0 0

37.3 9

11525.0 4

44.9 1

9595.2 1

53.9 4

7988.5 2

64.7 9

6650.8 7 28.8

0

15987.6

6

34.5 9

13310.5 8

41.5 5

11081.7 6

49.9 0

9226.1 6

59.9 4

7681.2 7

71.9 9

6395.0 6

Ta lập được bảng và vẽ đồ thị cân bằng lực kéo:

Bảng 2.3.1b: Giá tri lực cản ứng với mỗi tay số

Vận tốc (m/s) 0.00 28.80 34.59 41.55 49.90 59.94 71.99

Pc 487.50 1154.49 1579.77 2103.27 2847.85 3734.52 5504.45

Pφ 26000 26000 26000 26000 26000 26000 26000

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 0.00

5000.00 10000.00 15000.00 20000.00 25000.00 30000.00

Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pc Pφ

v(m/s

Hình 2.3.1: Đồ thị cân bằng lực kéo.

- Nhận xét:

+ Trục tung biểu diễn Pk, Pc, Pφ Trục hoành biểu diễn v (m/s)

+ Dạng đồ thị lực kéo của ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) của đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

+ Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổng lực cản là lực kéo dư (Pkd) dùng để tăng tốc hoặc leo dốc

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

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

2.3.2.1 Phương trình cân bằng công suất.

δj: là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay

2.3.2.2 Đồ thị cân bằng công suất

-Dựng đồ thị công suât kéo [3]:

hi pc

r n V

i i i





Khi đó ta có bảng giá trị như sau:

Bảng 2.3.2a Công suất của ô tô.

ne(v/

9 235.53

456.88

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 0.00

50.00 100.00

2 .

o hi

n r v

0.35

12.46

0.29

14.9

7 0.24

17.98

0.20

21.60

0.1

6 1401.08120

0 11.52 0.46 13.84 0.38 16.62 0.31 19.96 0.26 23.98 0.21 28.80 0.16 1531.41150

0 14.40 0.49 17.29 0.40 20.77 0.33 24.95 0.27 29.97 0.21 36.00 0.16 1629.16180

0

17.2

8

0.50

20.75

0.42

24.93

0.34

29.9

4 0.27

35.96

0.21

43.20

0.1

6 1694.33210

0 20.16 0.51 24.21 0.42 29.08 0.34 34.93 0.27 41.96 0.21 50.40 0.15 1726.91240

0

23.0

4

0.51

27.67

0.42

33.24

0.33

39.9

2 0.26

47.95

0.19

57.59

0.1

3 1726.91270

0 25.92 0.49 31.13 0.40 37.39 0.32 44.91 0.25 53.94 0.17 64.79 0.10 1694.33300

Bảng 2.3.3b Nhân tố động học theo điều kiện bám

V(m/

s) 0.00 28.80 34.59 41.55 49.90 59.94 71.99

Dφ 0.9000 0.8795 0.8704 0.8573 0.8384 0.8111 0.7717

f 0.0150 0.0150 0.0234 0.0271 0.0324 0.0401 0.0513

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

2.3.4 Xác định gia tốc, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc

2.3.4.1 Khả năng gia tốc của ô tô

Ta có: Gia tốc của ô tô 1

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

+ ji – gia tốc của ôtô ở tay số thứ i.

δ j là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay 1

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì f  fo

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì f f o K V f. 2

Ta có bảng giá trị sau:

Bảng 2.3.4.1b: Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số.

0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 0.000

0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000

Đồ thị gia tốc của ô tô

j1 j2 j3 j4 j5 j6

v(m/s)

Hình 2.3.4.1 Đồ thị khả năng tăng tốc ô tô.

- Nhận xét:

+ Gia tốc cực đại của ô tô ở tay số 1 và giảm dần tới tay số cuối cùng.

+ Tốc độ nhỏ nhất của ô tô Vmin = 2,88 (m/s) tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ nhất của động cơ là nmin = 300 (vòng/ phút)

+ Trong khoảng ô tô bắt đầu chuyển động từ 0 đến Vmin thì khi đó ly hợp trượt và bướm ga mở dần

+ Ở tốc độ Vmax = 71,99 (m/s) thì jv = 0 lúc đó thì xe không còn khả năng tăng tốc

2.3.4.2 Thời gian tăng tốc.

- Từ biểu thức:

t

dv j

Bảng 2.3.4.2: Giá trị 1/j ứng với từng tay số

Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5 Tay số 6

2.880 0.455 3.460 0.513 4.155 0.592 4.990 0.695 5.994 0.829 7.199 1.0035.760 0.381 6.920 0.429 8.309 0.495 9.980 0.582 11.988 0.697 14.399 0.8508.640 0.335 10.380 0.379 12.464 0.437 14.971 0.516 17.981 0.623 21.598 0.77111.52

0

0.30

7

13.840

0.347

16.618

0.402

19.961

0.477

23.975

0.582

28.79

14.40

0 0.289 17.290 0.327 20.773 0.381 24.951 0.455 29.969 0.564 35.997 0.78217.28

0

0.27

9

20.750

0.316

24.928

0.370

29.941

0.458

35.963

0.591

43.19

20.16

0 0.274 24.210 0.313 29.082 0.369 34.931 0.467 41.957 0.625 50.395 0.97423.04

0 0.276 27.670 0.317 33.237 0.385 39.921 0.490 47.951 0.690 57.595 1.24625.92

0

0.28

4

31.130

0.333

37.391

0.407

44.912

0.534

53.944

0.811

Vì khi đạt vận tốc cực đại của xe thì j = 0 → 1j = ∞ Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax

Hình 2.3.4.2 Đồ thị gia tốc ngược

2.3.4.3 Cách tính thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc:

Dựa vào hình dáng của ồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang số cao tại vmax của từng tay số

1

v

v v v

j



 

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  1

:

ss i

Trong đó : t ss : Thời gian sang số, chọn ứng với từng lần chuyển số.

tss = 1  4 (s) đối với động cơ diêzl; chọn tss =1s.

f – hệ số cản lăn của đường

g – gia tốc trọng trường (g = 10 [m/s2])

δj = 1+0,05.(1+ij = 1 + 0,05.[1 + (i hi)2.(ip)2]

Từ công thức trên ta có bảng sau:

Bảng 2.3.4.3: Độ giảm vận tốc khi sang số

δj = 1+0,05.(1+ii Δt (s)t (s) Δt (s)v (m/s) vimax (m/s)

chuyển số ởgiữa các tay sốđược chọn:

Bảng 2.3.4b Thời gian và quãng đường tăng tốc.

V(m/s

2.88 0.455 0.654749 0.942755.76 0.381 1.857422 8.023318.64 0.335 2.888302 20.7938111.5

4 0.276 7.076479 152.8375125.9

2 0.284

7.88289

1 192.9549428.8

0 0.299 8.721458 238.5965728.6

9 0.299

9.72145

8 279.4296527.6

7 0.317 9.407817 265.1118631.1

3 0.333 10.53176 309.6336534.5

9 0.355

11.7226

6 385.2066534.4

4 0.355 12.72266 439.1170033.2

4 0.385

12.2773

6 415.4398837.3

9 0.407 13.92248 491.6579741.5

5 0.443 15.68626 619.11398

6 0.443 16.68626 691.7153639.9

2 0.490

16.0139

7 650.8389744.9

1 0.534 18.56949 787.6520849.9

0 0.608

21.41827

1015.3681249.6

8 0.608 22.41827 1116.1849647.9

5 0.690 21.29785 1039.6221353.9

4 0.811

25.79649

1314.2651359.9

4 1.046 31.3605 1785.7064859.6

5 1.046 32.3605

1935.0150764.7

9 1.952 40.06567 2493.02391

2.3.5 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc:

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Đồ thị của thời gian và quãng đường tăng tốc

Qua bài tập lớn này giúp sinh viên chúng em nắm được phương pháp thiết kế tính toán ô

tô mới như: chọn công suất động cơ, xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ, xác định tỉ

số truyền của động cơ,… giúp em hiểu biết về xe mình nghiên cứu nhiều hơn

Nhưng trong việc tính toán động lực học kéo của ôtô Ford này chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết do tính tương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán nên không chính xác được so với thực tế

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 1 PGS.TS Cao Trọng Hiền, TS Đào Mạnh Hùng – Lý thuyết ô tô – NXB Giao thông

Vận tải

 2

Http://hathanhford.com.vn