(TIỂU LUẬN) bài tập lớn lý THUYẾT ô tô tên đề tài tính toán sức kéo ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ    BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ơ TƠ Tên đề tài: Tính tốn sức kéo ô tô Loại ô tô: Xe cầu Tải trọng/Số chỗ ngồi: Vận tốc chuyển động cực đại: 170 Km/h Hệ số cản tổng cộng đường lớn nhất: max = 0.4 Xe tham khảo: Toyota fortuner 2.7v 4x2 Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuyển Lớp: Cơ khí tơ Hệ: Chính quy Khóa: 55 Người hướng dẫn: GV Trần Văn Như Hà Nội 2017 Tính tốn sức kéo tơ Mục lục Mục lục Lời Nói Đâu CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ 1.1.Xác định kích thước xe 1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn tính chọn: 1.3.Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng lên ô tơ CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động 2.2 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực 2.2.1 Tỷ số truyền truyền lực 2.2.2, Tỷ số truyền hộp số 2.3.Xây dựng đồ thị 2.3.1.Phương trình cân lực kéo đồ thị cân lực kéo 2.3.2.Phương trình cân cơng suất đồ thị cân công suất c 2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 2.3.4.Xác định khả tăng tốc ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 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 2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc ôt 2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăn 2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc quãng đường tăng tốc KẾT LUẬN Nguyễn Thanh Tuyển Lời Nói Đâu Lý thuyết ôtô môn sở then chốt chun ngành khí ơtơ có liên quan đến tính chất khai thác để đảm bảo tính an tồn, ổn định hiệu q trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , động, êm dịu… Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô phần môn học, với việc vận dụng kiến thức học tiêu đánh giá khả kéo ơtơ để vận dụng để tính tốn sức kéo động lực học kéo, xác định thong số động hay hệ thống truyền lực loại ơtơ cụ thể Qua đó, biết số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính khả làm việc vủa ôtô kéo, từ hiểu nội dung, ý nghĩa tập góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho môn học bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau Nội dung tập lớn gồm chương : - CHƯƠNG : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ - CHƯƠNG : TÍNH TỐN SỨC KÉO Ô TÔ Nội dung tập lớn hoàn thành hướng dẫn thầy TRẦN VĂN NHƯ Bộ mơn khí ơtơ – Đại học Giao Thơng Vận Tải Sinh viên thực Nguyễn Thanh Tuyển Tính tốn sức kéo tơ CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ 1.1.Xác định kích thước xe – Ba hình chiếu xe Toyota Forturner – Cá c kí ch thướ c bản: STT 10 Thông số Chiều dài toàn Chiều rộng toàn Chiều cao toàn Chiều dài sở Vết bánh trước Vết bánh sau Khoảng sáng gầm xe Góc trước Góc sau Vận tốc tối đa Nguyễn Thanh Tuyển 1.2.Các thơng số thiết kế, thơng số chọn tính chọn: a) Thông số theo thiết kế phác thảo: – Loại động cơ: động xăng, xylanh thẳng hàng; dual VVT-i – Dung tích cơng tác: Vc = 2694 (cc) – Công suất tối đa: Pmax = 164 (mã lực) = 122 (kW) – nN = 5200 (vòng/ phút) – Mômen xoắn tối đa: Mmax = 245 (N.m) – Vận tốc lớn nhất: vmax = 170 (km/h) = 47.22 (m/s) – Hệ thống truyền lực: + Động đặt trước, cầu sau chủ động + Hộp số tự động cấp b) Thông số chọn: – Trọng lượng thân: 1865 kg – Trọng lượng hành khách: 60 kg/người – Trọng lượng hành lí: – Hiệu suất truyền lực: – Hệ số cản khơng khí: – Hệ số cản lăn V ⇒ H B =65 % ⇒ H =265∗65 %=172,25 (mm )  Bán kính thiết kế bánh xe: r0 = 172,25 + 17 25,4 = 388,15 (mm) = 0,388 (m)  Bán kính động học bán kính động lực học bánh xe: rb = rk = λ.r0 với λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,93÷0,95) Chọn lốp có áp suất cao λ = 0,94 → rb = rk = 0,94¿0,388 = 0,365 (m) - Diện tích cản diện: F - = 0,78.B0.H0 = 0,78.1,855.1,835= 2,655 (m2 ) Công thức bánh xe: 4x2 1.3.Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng lên ô tô - Xe Toyota Forturner chỗ: + Tự trọng (trọng lượng thân): G0 = 1865 (kG) +→TảiTrọ ngtrọ lượ ng:(hànghoá, hành lý, ): Gh = 20 (kG) G = G0 + n.(A + Gh) + G0 – tự trọng + 7) n – số người (n = + A – khối lượng người Nguyễn Thanh Tuyển + Gh – khối lượng hành lý  G = 1865 + 7.(60 + 20) = 2425 (kG) -Vậy trọng lượng toàn xe: G = 2425 (kG)=23789,25 (N) -Phân bố trọng lượng: xe tải trọng tác dụng lên cầu trước (G1) chiếm từ 55% ÷ 65% -Chọn G1 = 60%G  G1 = 60% 2425 = 1455 (kG)=14273,55 (N)  G2 = (1 – 60%).2425 = 970 (kG)=9515,7 (N) -Vậy G1 = 14273,55 (N); G2 = 9515,7 (N) Tính tốn sức kéo tơ CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động -Các đường đặc tính tốc độ ngồi động đường cong biểu diễn phụ thuộc đại lượng công suất, mômen suất tiêu hao nhiên liệu động theo số vòng quay trục khuỷu động Các đường đặc tính gồm: + Đường cơng suất: Ne = f(ne) + Đường mômen xoắn : Me = f(ne) + Đường suất tiêu hao nhiên liệu động : ge = f(ne) [( ) ( ) ( )] - Ne = (Ne)max a n n N e n +b n e N n −c n e N (CT 1-3 GT ) (1) n Đặt λ = e với động xăng khơng hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,2) nN Chọn λ = 1,1 (đối với động xăng) → (Ne)max = a ( (2) + Động xăng : a = b = c =1 ( a, b, c hệ số thực nghiệm) + vmax = 170 (km/ h)  vmax = 170 1000 3600 = 47,22 (m/ s) + Nev = G = 2425 (kG) =23789,25 (N) vmax = 47,22 (m/s) > 22 (m/s) Vậy hệ số cản lăn f tính: ( f =f 0∗ 1+ V max2 1500 ) ( = f =0,015∗ 1+ 47,22 1500 ) = 0,037 Nguyễn Thanh Tuyển K – hệ số cản khí động học ( chọn K = 0,25) F: diện tích cản diện : Hiệu suất truyền lực: ƞ = 0,9 (tr 15) ψ Hệ số cản tổng cộng đường: max = 0,4 tl → Nev = 0,9 ×[ 23789,25× 0,037 ×47,22+0,25 × 2,655× (47,22)3 ]=¿ 123831 (W)  Nev = 123.83 (KW) -Vậy công suất động theo điều kiện cản chuyển động: Nev = 123.83 (kW) -Công suất cực đại động cơ: (2) → Nemax = 126,48725 (kW) -Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi: + Tính cơng suất động số vịng quay khác nhau: (sử dụng cơng thức ledeman) (1) → Ne = (Ne)max [a λ+ b λ2−c λ3 ] (kW) Trong : - Ne max nN – công suất cực đại động số vòng quay tương ứng - N e ne : cơng suất số vịng quay thời điểm đường đặc tính + Tính mơmen xoắn trục khuỷu động ứng với số vòng quay ne khác : N e [kW ] Me = 9550 ne [v / p] + Lập bảng: - Các thơng số nN; Ne ; Me có cơng thức tính n - Cho λ = e với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1,1 nN 21 Tính tốn sức kéo ô tô Ψ ≤ D≤ Dφ Vùng giới hạn đường cong Dφ đường cong Ψ đồ thị nhân tố động lực học vùng thoả mãn điều kiện Khi D > Dφ giới hạn định dùng đường đặc tính cục động để chống trượt quay điều kiện khai thác thực tế xảy 2.3.4.Xác định khả tăng tốc ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc - Biểu thức tính gia tốc : J = Di−f −i δ - g (CT 1-64,tr59) i Khi ôtô chuyển động đường (a = 0) thì: D −f  Ji = i g (CT 1-65,tr59) δ i Trong đó: + Di – giá trị nhân tố động lực học tay số thứ i tương ứng với tốc độ vi biết từ đồ thị D = f(v); + f, i – hệ số cản lăn độ dốc đường; + ji – gia tốc ôtô tay số thứ i + δ j hệ số kể đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay δ j = 1+0.05(1+ihi²) (CT 1-37,tr41) ta có: Tay số δJ Bảng Hệ số kể đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay Khi ô tô chuyển động với vận tốc v22 m/s f=f0*(1+ 1500 ) - Lập bảng tính tốn giá trị ji theo vi ứng với tay số: Tay số V1 D1 f1 j1 V2 Tay số D2 f2 j2 V3 Tay số D3 f3 j3 V4 Tay số D4 f4 j4 V5 Tay số D5 f5 J5 V6 Tay số D6 f6 J6 Từ"kế$t bảng tí nh,Bảngxâ(y dự ng9.Giá đồ,thị trịgiajtốc=f(v):ứng với tay số 23 Tính tốn sức kéo tơ m/s2 Đồ thị gia tốc ôtô -0.50 m/s Hình Đồ thị gia tốc ôtô - Nhận xét: Gia tốc cực đại ôtô lớn tay số giảm dần đến tay số cuối Tốc độ nhỏ ôtô vmin = 1,87 (m/s) tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ động nmin = 520 (vòng/phút) Trong khoảng vận tốc từ đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, đó, li hợp trượt bướm ga mở + Ở tốc độ vmax = 47,22 (m/s) jv = 0, lúc xe khơng khả tăng tốc + Do ảnh hưởng δj mà j2 (gia tốc tay số 2) > j1 (gia tốc tay số 1) 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 - Biểu thức xác định thời gian tăng dv tốc: Từ CT: j = - dt → dt = j.dv Thời gian tăng tốc ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 là: t= ∫2 v1 v dv (CT 1-66,tr61) j + ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2 Nguyễn Thanh Tuyển + ti = Fi – với Fi phần diện tích giới hạn phần đồ thị trục hoành đồ thị gia tốc ngược  Thời gian tăng tốc toàn bộ: n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax) - (vì j = → -Lập bảng tính giá trị 1 j = ∞ Do đó, tính tới giá trị v = 0,95vmax = 161,5 km/h) j theo v: Tay số V1 1.87 3.75 1/j1 0.51 0.48 5.62 0.46 7.50 0.45 9.37 0.44 11.25 0.45 13.12 0.46 14.99 0.49 16.87 0.53 18.74 0.59 20.62 0.68 Bảng 10 Giá trị 1/j ứng với tay số Từ kết bảng tính, dựng đồ thị j = f(v): 25 Tính tốn sức kéo tơ Hình Đồ thị gia tốc ngược 2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc ôtô  Xác định Vimax theo phương pháp giải tích: Từ đồ thị 1/j ta tìm giao điểm việc tính vận tốc thời điểm chuyển số(Vmax)  Ta có: vị trí Vmax1  j1 = j2 => Với +D= ( + f =f 0∗ 1+ + M e=MN [ a+ ( b∗ w e w e w N −c∗ w N ) ] V ∗itl Mặt khác: ωe= r bx Nguyễn Thanh Tuyển [  M e=M N∗ a+ Từ (1), (2), (3), (4) ta có phương trình sau giao điểm sau: δ1 δ2 ∗ ∗ { G ( Thay số vào phương trình ta V1max=20,62 (m/s) Tính tốn tương tự cho lần chuyển số ta có vận tốc sau:  V1max= 20,62 (m/s)  V3max= 27,72 (m/s)  V4max= 33,90 (m/s)  V5max= 40,01 (m/s) Dự a và"oa.Thì"nhờigiandá ngtăngcủatốcđồ,thị gia tố$c ngượ c ta có thờ"i điể2m chuyể2n từ"số$thấ$p sang số$cao là"tạ i Vmax từ"ng tay số$ { Tí nh gầ,n đú ng theo cơ(ng thứ c: 27 Tính tốn sức kéo ô tô (s) b Quãng đường tăng tốc t2 dS = v.dt → S=∫ v dt t1 Từ đồ thị t = f(v) F F Ta có : Si = s – với s phần diện tích giới hạn đường t = f(v) ; t = t1 ; t = t2 trục tung đồ thị thời gian tăng tốc i i n  Quãng đường tăng tốc từ vmin ÷ vmax : S=∑ FS i i=1 2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – qng đường tăng tốc ơtơ - Có xét đến mát tốc độ thời gian chuyển số + Sự mát tốc độ chuyển số phụ thuộc vào trình độ người lái, kết cấu hộp số loại động đặt ơtơ + Động xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 2s (Với người lái có trình độ thời gian chuyển số cao từ 25 ÷ 40%) - Tính tốn mát tốc độ thời gian chuyển số (giả thiết: người lái xe có trình độ thấp thời gian chuyển số tay số khác nhau): Δv = j∗∆ t= ( V Trong đó: + f – hệ số cản lăn đường f = f0¿ 1+ 1500 ) Nguyễn Thanh Tuyển + g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2]) + ∆t – thời gian chuyển số [s] + δj = + 0,05.[1 + (ihi)2.(ip)2] Từ cơng thức ta có bảng sau: số → số số → số số → số số → số số → số Bảng 11 Độ giảm vận tốc sang số - Lập bảng: V (m/s) 0.00 1.87 3.75 5.62 7.50 9.37 11.25 13.12 14.99 16.87 29 Tính tốn sức kéo ô tô 2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc quãng đường tăng tốc đồ thị thời gian tăng tốc quãng đ 120 100 80 60 40 20 0.00 KẾT LUẬN Việc tính tốn động lực học kéo ơtơ có ý nghĩa mặt lý thuyết tính tương đối phép tính lựa chọn hệ số q trình tính tốn khơng 31 Tính tốn sức kéo tơ xác so với thực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo ôtô thực đường bệ thử chuyên dùng ... phanh, tính ổn định , động, êm dịu… Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ? ?tô phần môn học, với việc vận dụng kiến thức học tiêu đánh giá khả kéo ơtơ để vận dụng để tính tốn sức kéo động lực học kéo, xác... có ý nghĩa mặt lý thuyết tính tương đối phép tính lựa chọn hệ số q trình tính tốn khơng 31 Tính tốn sức kéo ô tô xác so với thực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo ? ?tô thực đường bệ... trịgiajtốc=f(v):ứng với tay số 23 Tính tốn sức kéo tơ m/s2 Đồ thị gia tốc ơtơ -0.50 m/s Hình Đồ thị gia tốc ? ?tô - Nhận xét: Gia tốc cực đại ? ?tô lớn tay số giảm dần đến tay số cuối Tốc độ nhỏ ? ?tô vmin = 1,87 (m/s)