Đồ án Lý Thuyết Ô Tô XE Ô TÔ MOSKVICH 2136

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…

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CƠ KHÍ

  

-ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT Ô TÔ

BẢN THUYẾT MINH

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : CHU VĂN HUỲNH

SINH VIÊN THỰC HIỆN : PHẠM PHƯƠNG NAM LỚP : 65DCOT22

MSV : 65DCOT21034

HÀ NỘI-2021

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.Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy

Chu Văn Huỳnh Bộ môn cơ khí Ôtô – Đại học Công Nghệ Giao

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE Ô TÔ MOSKVICH 2136

ST

1 K lượng không tải(G0 – kg) 1120

2 Khối lượng toàn tải(Ga – kg) 1520

CHƯƠNG 1 : ĐỒ THỊ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ

1.1 Khái niệm về đường đặc tính của động cơ

- Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất có ích Ne, mômen xoắn có ích Me, tiêu hao nhiênliệu trong một giờ GT và suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay ne hoặc theo tốc độ góc ɷe của trục khuỷu Khi bướm ga mở

( với động cơ xăng ),thanh răng ở vị trí cao nhất (với động cơ

điezen)

+ Đường công suất: Ne = f(ne)

+ Đường mômen xoắn : Me = f(ne)

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

- Đường đặc tính tốc độ cục bộ là biểu thị vô số đường Khi bướm ga

ở vị trí bất kỳ ,khi thanh răng ở vị trí bất kỳ

1.2 Công Thức

Trong đó

N e : công suất có ích (KW) ; M e : mômen xoắn có ích (N.m);

n e số vòng quay ; tốc độ góc ɷ e của trục khuỷu ( vòng /phút )

n N là số vòng quay trục khuỷu động cơ đối với công suất N e max

a,b,c là hệ số thực nghiệm

( a=1 ;b=1; c=1 đối với động cơ xăng )

1.3 Lập bảng số liệu và vẽ đồ thị

- Các điều kiện cho trước :

+) Loại động cơ xăng

+) Công suất lớn nhất Nemax =50 ( mã lực ) = 50 0,736 = 37.285 (KW)

+) nN là số vòng quay trục khuỷu động cơ đối với công suất Nemax

nN = 4750 vòng +) Mô men Memax = 9,3 (KGm)

Lập bảng tính các giá trị trung gian Ne , Me theo số vòng quay của trục khuỷu xây dựng đường đặc tính động cơ

- Đặt λ =n e

n N với động cơ xăng không hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,2)

Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ xăng)

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

- Các thông số n N; N e ; M e đã có công thức tính

- Cho λ = n e

n N

với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1,1

- Kết quả tính được ghi ở bảng :

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 suất Ne(kW) và Mômen xoắn Me(N.m) :

Me (N.m)

Ne (N.m)

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

Đồ thị : - Trục hoành biểu diễn số vòng quay của động cơ ne

Vùng làm việc của động cơ là vùng nằm giữa n M và n e ,trong khoảng

đó khi Ne giảm thì Me tăng lên phương vẫn đảm bảo tăng sức kéo vàlàm việc tốt , chỉ giảm phần nào tốc độ

Hay nếu Ne tăng ,giảm bớt sức kéo nhưng tốc độ tăng Ngoài vùng trên ra ,Ne và Me đều giảm nên chỉ gặp chướng ngại nhỏ cũng có thể chết máy Ở vùng làm việc ổn định nếu gặp trướng ngại sẽ giảm tốc độ ,công suất giảm nhưng Me lại tăng ,giúp cho động cơ vượt chướng ngại

CHƯƠNG 2: ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO CỦA Ô TÔ

2.1 Khái nệm

- Đồ thị cân bằng lực kéo là đồ thị biểu diễn mối quan hệ lực kéo phát ra tại các bánh xe chủ động P k và các lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô v

2.2 Công thức

Phương trình cân bằng lực kéo

Các lực tác dụng vào ô tô xét theo phương chuyển động trong

trường hợp tổng quát được chia làm hai nhóm:

- Nhóm lực gây ra chuyển động: là lực kéo PK tại bánh xe chủ động

- Nhóm lực cản trở chuyển động: lực cản lăn Pf; lực cản lên dốc Pi; lựccản không khí Pω; lực quán tính Pj; lực cản kéo moóc Pm

Biểu thức cân bằng giữa lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động với tất cả các lực cản chuyển động được gọi là phương trình cân bằng lực kéo của ô tô Trong trường hợp tổng quát phương trình cân bằng lực kéo có dạng:

Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô có thể biểu diễn dưới dạng

đồ thị Ta xây dựng quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến PK với các lực cản chuyển động phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của ô tô, P = f(v)

Trục tung đặt giá trị của các lực, trục hoành đặt các giá trị của vân tốc Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các lực nói trên và vận tốc chuyển động của ô tô gọi là đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô

- Biểu diễn lực kéo tiếp tuyến ứng với các tỷ số truyền khác nhau của hộp số phụ thuộc vào vận tốc PK = f(v) theo hệ phương trình

Trong đó:

- Pi là lực cản khi xe lên dốc và mang giá trị (+); là lực chủ động khi

xe xuống dốc và mang giá trị (-)

- Pj là lực cản khi xe tăng tốc và mang giá trị (+); là lực chủ động khi

xe giảm tốc và mang giá trị (-)

Dạng khai triển của phương trình cân bằng lực kéo:

Khi xe chuyển động đều trên đường nằm ngang phương trình cân bằng lực kéo có dạng:

- Để xem xét khả năng trượt quay của bánh xe chủ động, trên đồ thị

ta xây dựng đường lực bám Pφ = f(v) theo phương trình

= 0,33401 (m)

f =f0 khi v≤ 22 m/s

2 0

Hình 2 Đồ thị cân bằng lực kéo

- Nhận xét:

 Trục tung biểu diễn Pk , Pf , Pw 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

2.4 Ứng dụng của đồ thị

- Sử dụng đồ thị có thể xác định được các chỉ tiêu động lực học của ô

tô khi chuyển động ổn định Ví dụ, tìm vận tốc lớn nhất của ô tô vmax

theo điều kiện đã cho; xác định các lực cản thành phần ở vận tốc v1

thì tung độ ab là lực cản Pψ, tung độ bc là lực cản Pω, tung độ cd là lực kéo dư và tung độ ad là lực kéo tiếp tuyến PK

- Đường Pφ là một đường song song với trục hoành Khu vực đường cong PK nằm dưới Pφ là khu vực ô tô chuyển động mà các bánh xe chủ động không bị trượt quay.Nếu phần đường cong PK nằm phía trên đường Pφ thì bánh xe chủ động sẽ bị trượt quay

CHƯƠNG 3 : ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT

3.1 Khái niệm

- Công suất của động cơ sau khi tiêu tốn cho các lực cản ma sát trong hệ thống truyền lực, phần còn lại truyền đến bánh xe chủ động có công suất NK để khắc phục các loại lực cản khi xe chuyển động

3.2 Công thức tính

Biểu thức cân bằng giữa công suất kéo tại các bánh xe chủ động với các loại công suất cản chuyển động gọi là phương trình cân bằng công suất Trường hợp tổng quát phương trình cân bằng công suất

có dạng:

Bỏ qua trường hợp kéo moóc :

Dạng khai triển của phương trình cân bằng công suất như sau:

Trường hợp ô tô chuyển động đều trên đường bằng:

ba vào vân tốc v

- Xây dựng đường Nω = f(v) đặt trên đường Nψ = f(v)

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

Bảng 4 Công suất của ô tô

Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị ∑ 𝑁𝑐 theo bảng trên:

Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

∑ 𝑁𝑐 = Nf + Nw

∑ 𝑁𝑐 =( G2.f.v +K.F.v)10001

N ᴪ = N f= G2 f v

1000

-Lập bảng tính ∑ 𝑁𝑐 ,N ᴪ

V(m/

s) 0 10.8407 17.06739 28.48488 41.30308Nc(k

W) 0 1.561976 3.845676 11.8075 35.99386Nᴪ=N

Hình 3 Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

3.4.Ứng dụng đồ thị

Dùng để xác định trị số 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 ở các tốc đọ khác nhau , ở các số truyền khác nhau

Dựa vào công suất dự trữ kết hợp với các đồ thị cân bằng lực kéo ,đồthị nhân tố động lực học ,đồ thị tăng tốc của ô tô …để giải các bài toán về động học và động lực học của ô tô như tìm khả năng tăng tốc ,leo dốc , kéo mooc của ô tô ,tìm tốc độ lớn nhất của ô tô trên mọi loại dường ,tìm được số truyền hợp lý

Chương 4: Đồ thị nhân tố động lực học

4.1 Khái niệm

- Khi so sánh tính năng động lực học của các loại ô tô khác nhau ứng

với điều kiện làm việc của ô tô trên các loại đường khác nhau ta

muốn có thông số biểu hiện ngay tính năng động lực học của ô tô

Thông số đó là nhân tố động lực học của ô tô

- Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến

Pk và lực cản không khí Pw với trọng lượng toàn bộ của ôtô Tỷ số

này được ký hiệu là “D”

4.2 Công thức tính

4.3.Lập bảng số liệu và vẽ đồ thị

- Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc

độ chuyển động v của ôtô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường

đặc tính tốc độ ngoài, D = f(v)

- Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:

Bảng 6:Nhân tố động lực học

Nhân tố động học theo điều kiện bám được xác định như sau :

m k=1 ; = 0,8 ;Gφ = G2= 680 N : tải trọng phân bố lên cầu sau

Hình 4 Đồ thị nhân tố động lực học ôtô

Nhận xét:

 Dạng của dồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự như dạng đồ thị lực kéo Pk = f(v); nhưng ở những vân tốc lớn thì đường cong dốc hơn.

 Khi chuyển động ở vùng tốc độ v > vth i (tốc độ vth i ứng với Di max ở từng tay số) thì ôtô chuyển động ổn định, vì trong trườnghợp này thì sức cản chuyển động tăng, tốc độ ôtô giảm và nhân tố động lực học D tăng Ngược lại, vùng tốc độ v < vth i

là vùng làm việc không ổn định ở từng tay số của ôtô

 Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max ở tay số thấp nhất biểu thị khả năng khắc phục sức cản chuyển động lơn nhất của đường: D1 max = ψmax

4.4.Ứng dụng đồ thị

- Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô

- Xác định độ dốc lớn nhất của ô tô

- Xác định sự tăng tốc của ô tô

- Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

CHƯƠNG 5 : ĐỒ THỊ GIA TỐC

5.1.Khái nệm

Là xây dựng [ j=f(v) ] và biểu diễn chúng trong hệ tọa độ (j-v) với tung độ là các giá trị của gia tốc j ở từng số truyền và trục hoành là vận tốc v

5.2.Công thức

- Biểu thức tính gia tốc :

- Khi ôtô chuyển động trên đường bằng (a = 0) thì:

Trong đó: + D i – giá trị nhân tố động lực học ở tay số thứ i

tương ứng với tốc độ v i đã biết từ đồ thị D = f(v);

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

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

+ δjj là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì f=f0

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì f = f0.(1+ v2

5

0.01 5

0.01 5

0.01 5

0.01 5

0.01 5

0.01 5

0.01 5

0.01 5

0.01 5

0.01 5

0.01 5 j1 1.37 1.46 1.53 1.57 1.58 1.57 1.53 1.46 1.36 1.24 1.09 0.91 Tay

14.2 2

15.6 5

17.0 7 D2 0.17 0.18 0.19 0.19 0.19 0.19 0.18 0.17 0.16 0.15 0.13 0.11 f2 0.01

5 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 j2 1.11 1.19 1.24 1.27 1.28 1.27 1.23 1.16 1.08 0.97 0.84 0.68 Tay

số

3

V3 2.37 4.75 7.12 9.49 11.8

7 14.24 16.62 18.99 21.36 23.74 26.11 28.48 D3 0.10 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.10 0.10 0.09 0.08 0.06 0.05

f3 0.01

5 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.02 0.02 0.02j3 0.72 0.77 0.80 0.82 0.81 0.79 0.75 0.69 0.61 0.46 0.34 0.19 Tay

số

4

V4 3.44 6.88 10.3

3 13.77 17.21 20.65 24.09 27.54 30.98 34.42 37.86 41.30 D4 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.01 0 f3 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 j4 0.48 0.51 0.51 0.50 0.47 0.42 0.35 0.25 0.14 0.01 0 0

Bảng 9 Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

Hình 5 Đồ thị gia tốc ô tô

5.4 Ứng dụng đồ thị

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

truyền đã cho

- Dùng để xác định thời điểm sang số hợp lý (thời điểm đổi tay số

truyền khi tăng tốc )

để đảm bảo tốc độ nhỏ nhất và thời gian đổi số truyền là ngắn

nhất và tốc độ cao nhất ,nhanh nhất ở các số truyền (điểm giao giữa

các đường j1,j2,j3,j4

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

9.03 0.81 14.22 1.03 23.74 2.15 34.42 71.939.94 0.92 15.65 1.20 26.11 2.95 37.86 -10.84

Hình 6 Đồ thị gia tốc ngược

 Xác định Vimax theo phương pháp giải tích:

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

2

1500) (3)+ M e=M N[a+ b∗w e

w N −c∗( w e

w N)2] Mặt khác: ω e=V ∗i tl

r bx

M e=M N∗[a+ b∗V ∗i tl

w N∗r bx −c∗( V ∗i tl

w N∗r bx)2] (4)

Từ (1), (2), (3), (4) ta có phương trình sau giao điểm sau:

a Thời gian tăng tốc

Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển

từ số thấp sang số cao là tại Vmax của từng tay số

1

1

v

v v v

Ta có : Si = F s i – với F s i phần diện tích giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t

= t1 ; t = t2 và trục tung đồ thị thời gian tăng tốc

Quãng đường tăng tốc từ vmin ÷ vmax :S=∑

- 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

Trong đó: + f – hệ số cản lăn của đường f = f0¿(1+ V

2

1500)

+ g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2]) + ∆t – thời gian chuyển số [s]

+ δJj = 1 + 0,05.[1 + (i hi)2.(ip)2]

7.3.Lập bảng số liệu và vẽ đồ thị

Từ công thức trên ta có bảng sau:

Δtt(s)chọn=1,5 Δtv (m/s)

vimax

số 1 → số 2 1.78 1.00

0.10 10.84

0.015

số 2 → số 3 1.34 1.00

0.17

17.0673 0.015

số 3 → số 4 1.16 1.00

0.39 28.48

4

1.3101042.71 0.65 1.57015

6

3.5461663.61 0.64 2.15285

3

6.8070444.52 0.63 2.72599 11.0818

75.42 0.64 3.29961

4

16.394646.32 0.66 3.88382

1

22.805987.23 0.69 4.48988 30.4209

18.13 0.73 5.13169

8

10.84 1.09 7.51624

4

78.0863110.74 1.09 8.90472

1

96.0793811.38 0.86 9.52934

2

105.380112.80 0.93 10.8009

6

130.577114.22 1.03 12.1958

3

164.786115.65 1.20 13.7816

9

205.815317.07 1.47 15.6766 256.410

316.89 1.47 16.9235

6

287.382118.99 1.45 19.9833

2

358.549821.36 1.64 23.6562

8

477.307823.74 2.15 28.1603 635.029

826.11 2.95 34.2209

5

852.932128.48 5.13 43.8187

6

1196.16528.10 5.13 43.3222 1225.60

430.9773

1

6.93 60.7074

6

1793.095

Bảng 12: Thời gian và quãng đường tăng tốc