Bài tập lớn lý thuyết ô tô

bài tập tính toán động lực học ô tô, bao gồm các phương án tính toán cho từng tính chất động lực học ô tô

Phạm Lê Ngọc TínLỚP 53 - CNOT

BÀI TẬP LÝ THUYẾT Ô TÔ

Phạm Lê Ngọc TínLỚP 53 – CNOT

BÀI TẬP LÝ THUYẾT Ô TÔ

Cán bộ hướng dẫn: TS.Lê Bá Khang

Trong thời đại đất nước đang trên con đường Công

nghiệp hóa - Hiên đại hóa, từng bước phát triển đất nước Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới ngày

một phát triển cao Để hòa chung với sự phát triển đó đất

nước ta đã có chủ trương phát triển một số ngành mũi nhọn, trong đó có ngành cơ khí Động Lực Để thực hiện được chủ trương đó đòi hỏi đất nước cần phải có đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ, tay nghề cao

Nắm bắt điều đó trường Đại học Nha Trang không ngừng phát triển và nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán

bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao mà còn đào tạo với

số lượng đông đảo

Khi đang là một sinh viên trong trường chúng em được thực hiện một bài tập lớn “Tính toán động lực học ô tô” Đây

là một điều kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã được học tại trường, bước đầu đi sát vào thực tế, làm quen với công viêc tính toán thiết kế ô tô

Trong quá trình tính toán chúng em đã được sự quan tâmchỉ dẫn, sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn bộ môn Tuy vậy nhưng không thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót trong qua trình tính toán

Để hoàn thành tốt, khắc phục những hạn chế và thiếu sót chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến, sự giúp đỡ của Thầy và các bạn để sau này ra trường bắt tay vào công việc, quá trình công tác chúng em được hoàn thành công việc một cách tốt nhất

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện: Phạm Lê Ngọc Tín

B ĐẶT VẤN ĐỀ

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:Tính toán các thông số kĩ thuật

của động cơ diezle 4 kì

PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

1 Công suất tương ứng tốc độ của động cơ để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ

2.Tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số)

3 Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với tay số (các số truyền củahộp số)

4.Lực cản không khí ứng với tay số (các số truyền của hộp số).5.Lực cản lăn ứng với tay số (các số truyền của hộp số)

6.Nhân tố động lực học ứng với tay số (các số truyền của hộp số).7.Độ dốc tối đa mà ô tô có thể vượt được ứng với tay số

8.Gia tốc của ô tô ứng với tay số ( các số truyền của hộp số)

9.Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU :Nhằm hiểu biết, lí giải một cách

khoa học về thông số kĩ thuật ô tô để từ đó vận dụng vào tính toán

đồ án môn học lí thuyết ô tô , trong bảo dưỡng ,khai thác,chẩn đoán kĩ thuật để nâng cao hiệu quả động cơ đốt trong nói chung và

ô tô nói riêng

C GIỚI THIỆU Ô TÔ MẪU

Ôtô tải TMT HYUNDAI HD72/TL

5/ Tính lực cản của không khí tác dụng lên xe

6/ Xây dựng đồ thị công suất

7/ Tính nhân tố động lực học

8/ Xây dựng đồ thị đặc tính nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

9/ Xác định gia tốc

10/ Xác định độ dốc lớn nhất mà ôtô có thể vượt qua

11/ Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

Từ các số liệu tính toán tiến hành vẽ đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc của ô tô ứng với các vận tốc khác nhau Và

vẽ đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

Bảng thông số chính của xe ôtô tải TMT

1. Tính công suất tương ứng tốc độ của động cơ để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ

max

N

e N

e N

e e

n

n c n

n b n

n a N

n

N M

047 , 1

Ne (kW hoặc Hp)

Me (kG.m)

Đường đặc tính ngoài của động cơ

2. Tính tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số)

v =

0

2 60.

trong đó: hhi tỉ số truyền của hộp số ở tay số thứ i

ne tốc độ động cơ ứng với từng công suất

ip tỉ số truyền của hộp số phụ =1i0 – tỉ số truyền của truyền lực chính

rb bán kính làm việc trung bình, được tính như sau:

rb = .( ).25, 4

2

x

d B

 

= 0,945.( 7,5 + 16

2 ).25,4

= 372,04 mm = 0,372 mLấy  = 0,945  0,950

Trong đó: Bx là bề rộng lớp xe (insơ)

d là đường kính vành bánh (insơ)

* Tính tỉ số truyền của truyền lực chính

nemax tốc độ max ứng với vận tốc max,nemax=.nN = 1.2900 = 2900 v/ph ( = 1 )

vmax tốc độ lớn nhất của động cơ, tính theo m/s

Giá trị v (km/h) của từng tay số thể hiện trên bảng 2

PK K e hi p .0 c t

M i i i i M

VD: K e hi p .0 t

b

M i i i P

r



 29,76.5,38.5,33.0,85

1949,930,372

*Giá trị P lùi tương ứng với từng vận tốc của cấp số lùi

f – là hệ số cản lăn ứng với từng tốc độ chuyển động của xe:

vi – là vận tốc (km/h) của ôtô ứng với từng tốc độ

f0 – là hệ số cản lăn của mặt đường f0 =0,012 - 0,015 ( đường

nhựa, bê tông ), chọn f0 = 0,015

Giá trị của f ứng với từng vận tốc được thể hiện trên bảng

k F v

 (kG)

Trong đó:

vi - là vận tốc (m/s) của xe tưng ứng với từng tốc độ ne

k - hệ số cản không khí, k = 0,05 – 0,07 (kG.s2/m4 ) đối với xe

tải, chọn k = 0,055

B’ :chiều rộng của xe, B = 2,19 m

H : chiều cao của xe, H = 2,39 m

Pf + Pw

P lui Pf

6/ Xây dựng đồ thị cân bằng công suất N k (kW)

- Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động

Ne – công suất ở động cơ

Nr – công suất tiêu hao cho tổn thất cơ khí trong hệ thống truyền lực

t

 - hiệu suất hệ thống truyền lực

Nf – công suất tiêu hao cho lực cản lăn

(Xe chuyển động trên đường bằng nên N = Nf )

Xét ô tô chuyển động trên đường bằng ta xác định các thành phần

Nk4 Nk5

Nk lui

Nf + Nw Nf Ne

D3

D4

D5 D1=D lùi

D lùi f

8/ Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học của ô tô khi tải trọng thay đổi

Đồ thị tia biểu diễn nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

J3

J4

J5 J1 =J lùi

J lùi

10/ Xác định độ dốc lớn nhất mà ôtô có thể vượt qua

11/ Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

a/ Xác định thời gian tăng tốc

Xây dựng đồ thị gia tốc ngược : 1 f v  

Đồ thị gia tốc ngược của từng cấp số

1/j5 1/j4

*Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô

d t

j

Tích phân này không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa sự tăng tốc của ô tô

j và vận tốc chuyển động của chúng v nhưng tích phân này có thể giải được bằng đồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc dựa vào độ thị gia tốc của ô tô

j =f(v) Để tiến hành xác định thời gian ta cần xây dựng đường cong gia tốc nghịch ở mỗi số truyền khác nhau, nghĩa là xây dựng đồ thị 1/j = f(v).

ở đây ta xây dựng đồ thị 1/j = f(v) ở số cao nhất của hộp số.

Để tiện lợi cho tính toán lập đồ thị 1/j theo tốc độ V ta chọn tỷ lệ biểu diễn trên trục hoành ta chia ra các khoảng tốc độ 5– 10 m/s; 10 – 15 m/s… Theo đó ta xây dựng được bảng số liệu sau.

Từ các số liệu ở bảng trên ta xây dựng được đồ thị gia tốc ngược

Chúng ta lấy một phần diện tích nào đó tương ứng với khoảng biến thiên vận tốc dv, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong 1/j , trục hoành và hai tung độ tương ứng với sự biến thiên vận tốc dv, sẽ biểu thị thời gian tăng tốc của ôtô Tổng cộng tất cả các diện tích nhỏ này lại, ta được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô từ vận tốc v 1 đến vận tốc v 2 và xây dựng được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô t

Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 20,41 (S) và (II)= 21,67 vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 30m/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I) +(II) sẽ là 20,41 + 21,67 = 42,08 (S).

Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 25m/s lên vận tốc 35m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III)

Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 20,41 (S) (II)= 21,67 (S) và (III) = 26,71 (S) vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 35m/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I)+(II)+(III)

sẽ 20,41 +21,67+26,71 = 68,79 (S).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 40m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III) + diện tích (IV)

Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 20,41 (S) (II)=21,67 (S) , (III) = 26,71 (S) và (IV) = 38,18 (S) vậy thời gian để ôtô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 40m/s cần khoảng thời gian bằng diện tích (I)+(II)+(III) +(IV) = 20,41+21,67+26,71+38,18 =106,97 (S).

Để thuận lợi cho xây dựng đồ thi thời gian tăng tốc ta xây dựng bảng

Đồ thị xác định thời gian tăng tốc ô tô

Hình (a): đồ thị gia tốc ngược ở số lớn nhất

Hình (b): đồ thị thời gian tăng tốc

a b

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

v (km/h)

1/j (s^2/m)

1/j5

*Lập đồ thị quãng đường tăng tốc

Sau khi xác định được mối quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc

và tốc độ chuyển động rời, ta có thể xác định quãng đường mà ô tô đi được sau thời gian tăng tốc và gọi là quãng đường tăng tốc.ta có

Từ quãng đường tăng tốc s trong phạm vi biến đổi của tốc độ từ v 1 đến v 2 được xác định từ biểu thức sau;

dt v s

v

2

1

;

tích phân này cũng không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó cũng không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc và vận tốc chuyển động của ô tô vì vậy chúng ta cũng áp dụng phương pháp giải bằng đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô (hình C).

Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thời gian dt, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong thời gian tăng tốc, trục tung và hai hoành độ tương ứng với độ biến thiên thời gian

dt, sẽ biểu thị quãng đường tăng tốc của ôtô tổng cộng tát cả các diện tích nhỏ này lại, ta được quãng đường tăng tốc của ôtô từ vận tốc v 1 đến v 2 và xây dựng được đồ thi quãng đường tăng tốc của ô tô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của chúng (hình d)

Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 25m/s thì ô tô đi được quãng xác định bằng diện tích (I) diện tích (I) = 51,03 (m).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 25m/s lên vận tốc 30m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (II) diện tích (II) = 156,23 (m).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 30m/s lên vận tốc 35m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (III) diện tích (III) = 227,18 (m).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 35m/s lên vận tốc 40m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (IV) diện tích (IV) = 439,425 (m).

Để thuận lợi cho xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc ta xây dựng bảng

Đồ thị xác định quãng đường tăng tốc

Hình a: thời gian tăng tốc Hình b: quãng đường tăng tốc

Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc có kể đến sự

giảm tốc độ chuyển động khi sang số

s (m)

t (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Từ đồ thị gia tốc ngược chia khoảng từ Vmin – 0,95Vmax làm k

khoảng đều nhau

ở Vmax thì j = 0

ở Vmin thì t = 0

Lấy một khoảng diện tích thứ i, ta có:

1

Vi = Vi+1 - Vi (km/h)Khoảng thời gian tăng tốc của ôtô ti

.3,6

i i i

tbi

V V t

j

 

Hay : ti = ti+1 - ti (s)

*Tính thời gian tăng tốc toàn bộ của ô tô

1

k

i i

Vận tốc

Thông

số

V1 đến v2

V2 đến v3

V3 đến v4

V4đến v5

V5 đến v6

V6 đến v7

V7 đến v8

V8 đến 0,95vmax

0,95Vđến vmax

Đồ thị thời gian tăng tốc của từng cấp số ( bỏ qua thời gian chuyển

số của ô tô)

t5

t4 t3

t2 t1

*Tính quãng đường tăng tốc của ô tô

Dùng phương pháp tính tích phân gần đúng, chia vận tốc từ

Vmin – 0,95Vmax thành k khoảng, ta có

2

i i tbi

Hay : Si = Si+1 - Si (m)

Tổng quảng đường tăng tốc:

1

k

i i



   (m)Lập bảng giá trị quãng đường tăng tốc của ô tô ở từng cấp số

V 3 đến v 4

V 4 đến v 5

0,95V đến

Suy ra, tổng quãng đường tăng tốc S ở từng cấp số

Cấp số

1

k

i i

S2 S1

Tổng quát

Qua các đồ thị Pk , D, J ta xác định được các thông số sau:

1 Vận tốc chuyển động lớn nhất của ô tô khi đầy tải Cấp số 1 : vmaxI = 12,74 (km/h)

Cấp số 2 : vmaxI = 21,37 (km/h) Cấp số 3 : vmaxI = 40,32 (km/h) Cấp số 4 : vmaxI = 68,55 (km/h) Cấp số 5 : vmaxI = 94,94 (km/h) Cấp số lùi : vmax lùi = 12,74 (km/h) ( Vận tốc cực đại ở các cấp số tương ứng ở ne = 2900 v/ph)

2. Độ dốc lớn nhất ô tô có thể vượt qua khi đầy tải

E Kết luận, đề xuất

1 Kết luận:

Qua việc nghiên cứa làm bài tập lớn lí thuyết ô tô thì ta rút ra ý nghĩa trong qua trình tính toán như sau:

- Xác định sơ bộ các thông số kết cấu của ô tô

- Xác định được chế độ hợp lí nhất của ô tô

-Xác định khả năng tăng tốc của ô tô

-Xác định tính năng động lực học ô tô ở các chế độ khác nhau

-Xác định tốc độ ô tô ở từng tay số khác nhau

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

2 Đề xuất:

Do việc nghiên cứu tính chất động lực học của xe này chỉ trên

phương diện lý thuyết Vì vậy cần phải được kiểm nghiệm bằng phương pháp thực nghiệm

Tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện tính năng động lực học các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, mở rộng phương án nghiên cứu đến các ảnh hưởng khác

Tiếp tục nghiên cứu chính xác hơn nữa để việc sử dụng vận hành đảm bảo được tốt hơn

Tiếp tục nghiên cứu tính năng động lực học ô tô sử dụng hộp số tự động

F Tài liệu tham khảo

1 Bài giảng: LÝ THUYẾT Ô TÔ – TS LÊ BÁ

KHANG – Trường Đại Học Nha Trang

2 Lý thuyết ô tô máy kéo của Nguyễn Hữu Cẩn, NXB KH&KT 1996

3 http://www.cuulongmotor.com.vn

4 http://www.luanvan.com