BÀI TẬP MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG - BÀI TẬP MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ Sinh viên thực hiện:Nguyễn Văn Nhân Giảng viên phụ trách lớp học phần: TS.Nguyễn Việt Hải Đà Nẵng – 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -o0o BÀI TẬP MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ Mã lớp học phần: 1033370.2210.20.20 Nhiệm vụ:  TÍNH TỐN SỨC KÉO Ơ TƠ Số liệu cho trước:  Loại ô tô: Tải  Số người chở (kể người lái):  Tải trọng định mức [KG]: 2500  Vận tốc cực đại [km/h]: 125  Sức cản lớn đường ô tô vượt được: 0.28  Lắp động đốt sử dụng nhiên liệu: diesel Yêu cầu: 2.1 Các nội dung thuyết minh tính tốn:  Xác định trọng lượng thân, trọng lượng toàn phân bố trọng lượng tơ  Tính chọn lốp  Tính chọn động xây dựng đặc tính tốc độ động  Xác định tỷ số truyền truyền lực  Xác định tỷ số truyền số cao hộp số  Xác định số cấp tỷ số truyền số trung gian hộp số  Xác định trục bánh xe chủ động  Xây dựng đồ thị cân công suất, cân lực, hệ số nhân tố động lực đầy tải tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc 2.2 Bản vẽ đồ thị: Các vẽ giấy khổ A4, đóng tập thuyết minh tính tốn, gồm đồ thị sau:  Đặc tính tốc độ ngồi động cơ;  Cân cơng suất ô tô;  Cân lực kéo ô tô;  Nhân tố động lực ô tô đầy tải tải trọng thay đổi; Thời gian quãng đường tăng tốc ô tô 2.3 Hình thức: Theo mẫu quy định Bộ mơn Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2022 Giảng viên phụ trách lớp học phần Nguyễn Việt Hải MỤC LỤC Giới thiệu chung, nhiệm vụ tính tốn thiết kế 1.1 Giới thiệu chung… 1.2 Nhiệm vụ tính tốn thiết kế Tính tốn thiết kế sức kéo… 2.1 Xác định trọng lượng thân, trọng lượng toàn bộ, phân bố trọng lượng ô tô 2.2.1 Trọng lượng thân, trọng lượng toàn bộ… .4 2.2 Tính chọn lốp… 2.2.1 Xác định tải trọng thẳng đứng tĩnh bánh xe bị động… 2.2.2 Xác định chọn lốp xe 2.3 Tính chọn động xây dựng đặc tính tốc độ động 2.4 Xác định tỉ số truyền truyền lực chính… .9 2.5 Xác định tỉ số truyền số cao hộp số 10 2.6 Xác định số cấp tỉ số truyền số trung gian hộp số… .11 2.7 Xác định trục bánh xe chủ động… 12 2.8 Xây dựng đồ thị cân công suất, cân lực, hệ số nhân tố động lực đầy tải tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc 12 Bài tập môn học Lý thuyết ô tô Giới thiệu chung, nhiệm vụ tính tốn thiết kế 1.1 Giới thiệu chung Tính tốn sức kéo ơtơ nhằm mục đích xác định thơng số động cơ, hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết chúng điều kiện sử dụng khác nhau, phù hợp với điều kiện cho xe tải Từ để xác định tiêu để đánh giá chất lượng kéo xe tải.Từ để xác định tiêu đánh giá chất lượng kéo xe tải vận tốc lớn nhất, gia tốc lớn nhất,…Các tiêu tìm giải phương trình chuyển động xe tải Vì kiến thức cịn hạn chế báo cáo có nhiều thiếu xót mong nhận đóng góp ý kiến thầy để báo cáo ngày hồn chỉnh 1.2 Nhiệm vụ tính tốn thiết kế - Xác định trọng lượng thân, trọng lượng tồn phân bố trọng lượng tơ - Tính chọn lốp - Tính chọn động xây dựng đặc tính tốc độ động - Xác định tỷ số truyền truyền lực - Xác định tỷ số truyền số cao hộp số - Xác định số cấp tỷ số truyền số trung gian hộp số Xác định trục bánh xe chủ động - Xây dựng đồ thị cân công suất, cân lực, hệ số nhân tố động lực đầy tải tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc Tính tốn thiết kế sức kéo 2.1 Xác định trọng lượng thân, trọng lượng tồn bộ, phân bố trọng lượng tơ 2.1.1 Trọng lượng thân, trọng lượng tồn 2.1.1.1 Xác định trọng lượng xe tải - Dựa theo theo u cầu đề loại ơtơ tải có tải trọng định mức Q = 2500 kg, ta chọn số liệu tham khảo xe Huyndai Mighty N250 - Có trọng lượng xe :Go = 1900 kg - Các kích thước bản: STT Thơng số Chiều dài toàn Chiều rộng toàn Ký hiệu L0 B0 Kích thước 6000 1760 Đơn vị mm mm 4 10 Chiều cao toàn Chiều dài sở Vết bánh trước Vết bánh sau Khoảng sáng gầm xe Góc trước Góc sau Vận tốc tối đa H0 L B1 B2 2200 3310 1485 1275 160 γ1 γ2 Vmax 22 18 125 mm mm mm mm mm Độ Độ km/h 2.1.1.2 Trọng lượng thân hành lý - Theo yêu cầu đề số người chở n = người kể người lái - Chọn trọng lượng thân Gp = 60 Kg - Ta chọn trọng lượng hành lí người G1 = 25 Kg 2.1.1.3 Trọng lượng toàn  G = 1900 + ( 60 + 25 ) + 2500 = 4655 kg - Vậy trọng lượng toàn xe: G = 4655kg = 45649.95 N 2.1.1.4 Dự kiến phân trọng lượng lên trục xe tải - Ta chọn hệ số phân bố tải trọng lên trục : - m2 = 0,71 - m1= 0,29 + Tải trọng phân bố cầu trước : Z1 = 0,29 G = 0,29 4655 = 1349.9 (Kg) + Tải trọng phân bố cầu sau : Z2 = 0,71 G = 0,71 4655 = 3305.05 (Kg) 2.2 Tính chọn lốp 2.2.1 Xác định tải trọng thẳng đứng tĩnh bánh xe bị động Ta có: Z1.α1 = Gb1 α1 ( công thức II-3 sách LTotoMK- Nguyễn Hữu Cẩn ) Trong : Gb1 tải trọng thẳng đứng tĩnh bánh xe bị động Suy : Z1 = Gb1 = 1349.9 (Kg) 2.2.2 Xác định tải trọng thẳng đứng tĩnh bánh xe chủ động Ta có: Z2.f2 = Gb2 f2 ( cơng thức II-14 sách LTotoMK- Nguyễn Hữu Cẩn ) Trong : Gb2 tải trọng thẳng đứng tĩnh bánh xe chủ động Suy : Z2 = Gb2 = 3305.05 (Kg) 2.2.3 Xác định chọn lốp xe Vì khối lượng đặt vào cầu sau lớn nhiều so với cầu trước nên lốp sau chịu tải lớn nên ta chọn lốp theo bánh sau cho toàn lốp là: Chọn lốp xe kí hiệu : 5.50R13 Trong : + 5.50 độ rộng trung bình tiếp xúc lốp xe với mặt đường (inch) (= 139.7mm ) + R13 đường kính lazang (inch) (= 330.2mm ) Bán kính thiết kế bánh xe: r = 139.7 + 13 25,4 = 304.8(mm) = 0,3048 (m) Bán kính động học bán kính động lực học bánh xe: rbx = rk = λ.r0 với λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,93÷0,95) Chọn lốp có áp suất cao λ = 0,95 → rbx = rk =0,95.0,3048 = 0,289(m) Diện tích cản diện: F = B1.H0 Với: B1 vết bánh trước, H0 chiều cao toàn  F = B1.H0 =1,485.2,200= 3,267 (m2) Công thức bánh xe: 4x2 Số bánh xe bánh, bánh dự phịng 2.3 Tính chọn động xây dựng đặc tính tốc độ động a Tính chọn động cơ: - Động Diesel - Kỳ, xylanh thẳng hàng, tăng áp - Làm mát khí nạp,phun nhiên liệu trực tiếp điều khiển điện tử ECU - Tên động cơ: D4CB,euro IV - Công suất: 130 kW/ 3800 v/p - Momen xoắn, tốc độ quay: 255 Nm/ 2000 v/p b Xây dựng đường đặc tính tốc độ 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 công suất: Ne = f(ne) + Đường mômen xoắn : Me = f(ne) + Đường suất tiêu hao nhiên liệu động : ge = f(ne) [ ( ) ( ) ( )] - Ne = (Ne)max a nN ne ne +bn.N n− c ne N động Diesel (λ=0.9÷1) - Đặt λ = n e nN Chọn λ = (đối với động Diesel) N ev →(Ne)max = ) ( ) () ( a ne +b ne nN –c N ev = a λ+b λ2 −c λ3 ne nN nN + Động diesel kỳ có bường cháy trực tiếp : a =0,5; b =1,5; c =1(a,b,c hệ số thực nghiệm) + vmax = 125(km / ℎ)  vmax + Nev = 125 1000 3600 = 34.7 (m / s) ma = ƞ [ G f x + K F t (v l v  G = 4655 (kG) = 45649.95 N ma x )3 ]  vmax = 34.7 (m / s) > 22 (m / s)  K – hệ số cản khí động học (chọn K=0,6)  F: diện tích cản diện  Hiệu suất truyền lực: ƞtl = 0,82  Hệ số cản tổng cộng đường: ψmax = 0,28 Hệ số cản lăn V ∑ N c = Nf + Nω c = G.f.v +K.F.v3 - Hệ số cản lăn f tính: = f =0,015 ( ∗ f =f ∗ V max + ) (1 + 2 = 0,02704 34.7 ) 1500 1500 G= 45649.95N K=0.65 F=4 – Lập bảng tính ∑ N c (cơng cản ô tô ứng với tay số): V (m/s) Nc(kW) 14.048309 87 15.762203 68 17.685192 53 19.842786 02 22.263605 91 24.979765 83 20.836234 96 25.472096 38 31.537174 89 39.562059 53 50.289002 37 64.758345 Bảng Công cản ô tô ứng với tay số kW Đồ thị cân công suất ô tô 140 120 Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nk6 Nc 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 30 m/s Hình Đồ thị cân cơng suất ơtơ b Phương trình cân lực kéo đồ thị cân lực kéo ôtô - Phương trình cân lực kéo tơ: Pk = Pf + Pi + Pj + Pω Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động (a) M M i i ƞPtl = ki = e ℎi ki rđ rđ Ne (kW ) Me (N m) ne (v/ p) Tay số Tay số Bài tập Tay số m Tay số ôn học Lý h uyết Tay ôsố Pk1 V2 Pk2 V3 Pk3 V4 Pk4 V6 V5 152 11 + Pf – lực cản V1 9.74 23.1 39.2 57.1 76.0 94.9 112 87 128 99 142 38 Tay số 244 66 290 54 328 77 359 35 382 29 397 58 405 22 405 22 397 58 38 76 11 40 15 20 19 00 22 80 26 60 30 40 34 20 4.4 8.8 13 21 17 61 22 01 26 42 30 82 35 22 39 62 181 3.40 215 3.41 243 6.75 266 3.42 283 3.43 294 6.77 300 3.44 300 3.44 294 6.77 4.2 8.4 12 68 16 91 21 13 25 36 29 59 33 81 38 04 1888 95 2243 13 2538 28 2774 40 2951 49 3069 55 3128 58 3128 58 3069 55 382 29 38 00 44 03 283 3.43 42 26 2951 49 1967 66 2336 60 2644 04 2890 00 3074 47 3197 45 3258 94 3258 94 3197 45 3.9 7.7 11 69 15 58 19 48 23 37 27 27 31 16 35 06 204 9.65 243 3.95 275 4.21 301 0.42 320 2.57 333 0.67 339 4.73 339 4.73 333 0.67 40.5 3074 47 38 95 320 2.57 4.06 8.11 12.1 16.2 20.2 24.3 28.4 32.4 36.5 7.48 11.2 14.9 18.7 22.4 26.1 29.9 33.6 213 5.05 253 5.37 286 8.97 313 5.85 333 6.01 346 9.45 353 6.17 353 6.17 346 9.45 37.3 333 6.01 3.74 Pk6 Pk5 3.59 7.18 10.7 14.3 17.9 21.5 25.1 28.7 32.3 2224 01 2641 01 2988 51 3266 51 3475 01 3614 01 3683 51 3683 51 3614 01 lăn Pf = G.f cos α = G.f (do α = 0) + Pi – lực cản lên dốc Pi = G.sin α = (do α = 0) 35.9 3475 01 + Pj – lực quán tính (xuất xe chuyển động không ổn định) P = j G δ j g + Pω – lực cản không khí j Pw = K.F.v2 - Vận tốc ứng với tay số: (b) π ∗ ne ∗ rbx V= i 60 ∗ i0∗ihi Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với tỉ số truyền Bảng 4.Giá trị lực kéo ứng với tay số - Phương trình cân lực cản Pc Pc= Pf + Pw - Xét ô tô chuyển động đường khơng có gió Pc = fG + KFv² 19 Tổng lực kéo ôtô phải nhỏ lực bám bánh xe mặt đường: 20 Bài tập môn học Lý thuyết tơ Pφ = z2.mk2.φ Trong đó: + mk2 – hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau( cầu sau chủ động mk  1,11, ) Chọn mk2 = 1,2 + Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động + φ – hệ số bám mặt đường (chọn φ = 0,8) Lập bảng tính Pc, Pφ: Vận tốc (m/s) 44.02537207 1234.37464 6273.78145 Pc P 3172.848 42.26435718 40.5737829 38.95083158 5878.691957 5514.57748 5179.009578 3172.848 3172.848 3172.848 3172.848 37.3927983 4869.7502 3172.848 Bảng Giá trị lực cản ứng với tay số - Dựng đồ thị Pk =f(v) Pφ=f(v): Đồ thị cân lực kéo 9000.00 8000.00 7000.00 6000.00 5000.00 4000.00 3000.00 2000.00 1000.00 0.00 0.00 Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pc Pφ 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 m/s Hình Đồ thị cân lực kéo c Đồ thị hệ số nhân tố động lực học: - Nhân tố động lực học tỷ số hiệu số lực kéo tiếp tuyến Pk lực cản khơng khí Pω với trọng lượng tồn tô Tỷ số ký hiệu “D”: P −P k P k −P w ω G ( f + i) + P+P + P G i = G j.δ j jf g D= G G = G j δj =f+i+ g - Xây dựng đồ thị: Me i0 iℎi D = ( i G bx ŋ -KFv²) tl 21 Bài tập môn học Lý thuyết ô tô π ne rbx vi = 60 i0.iℎ i 22 - Đồ thị nhân tố động lực học thể mối quan hệ D với tốc độ chuyển động v ôtô đủ tải động làm việc đường đặc tính tốc độ ngoài, D = f(v) - Lập bảng thể mối quan hệ D v tay số: Tay số Tay số Tay số Tay số Tay số Tay số V1 D1 V2 D2 V3 D3 V4 D4 V5 D5 2.05 0.04 1.97 0.04 0.04 1.8 0.04 1.892 17 1.744 0.049 4.10 0.04 3.94 0.05 0.05 3.6 0.05 3.784 33 3.488 0.058 6.16 0.05 5.91 0.05 0.06 5.4 0.06 5.677 50 5.232 0.066 8.21 0.06 7.88 0.06 0.06 7.2 0.06 7.569 66 6.976 0.071 10.2 0.06 9.85 0.06 0.06 9.0 0.07 66 9.461 83 8.719 0.075 12.3 0.06 11.8 0.06 11.35 0.07 10 0.07 10.46 19 27 899 0.077 14.3 0.06 13.7 0.06 13.24 0.07 12 0.07 12.20 73 98 716 0.078 16.4 0.06 15.7 0.06 15.13 0.06 14 0.07 13.95 26 69 532 0.076 18.4 0.05 17.7 0.06 17.03 0.06 16 0.07 15.69 79 40 349 0.073 V6 20.5 32 16.74 0.05 19.7 11 0.05 18.92 0.06 18 166 0.06 17.43 0.069 D6 Me(N m) 1.674 0.051 248.846 3.348 0.061 295.504 5.022 0.068 334.387 6.697 0.074 365.492 8.371 10.04 11.71 13.39 15.06 0.078 388.822 Bảng 6:Nhân tố động lực học Nhân tố 0.081 404.375 0.081 412.151 0.080 412.151 0.077 404.375 0.073 388.822 động học theo điều kiện bám xác định sau : V (m/s) D f 0.06950386 20.5321452 0.04549333 19.7108593 0.04737576 0.015 0.01921569 0.01888518 P  P .G D  w G m  k  K.F.V 18.9224250 0.04911060 0.01858058 18.1655280 0.05070943 0.01829986  G Bảng Nhân tố động lực học theo điều kiện bám - Dựa vào kết bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học ôtô 17.4389069 0.05218292 0.01804115 16.7413506 0.05354088 0.01780272 Đồ thị nhân tố động lực học ô tô 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000 0.000 D1 D2 D3 D4 D5 D6 Dφ f 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 m/s Hình Đồ thị nhân tố động lực học ôtô d Xác định khả tăng tốc ô tô – xây dựng đồ thị gia tốc: - Biểu thức tính gia tốc : J= D i −f −i g δi - Khi ôtô chuyển động đường (a = 0) thì:  Ji = Dδi −f g 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) Tay số j 1.208366605 1.221838764 1.236456992 1.252318784 1.269529931 1.28820522 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+ v² ) 1500 Tay số v1 D1 f1 j1 2.053 0.042 0.015 0.217 4.106 0.049 0.015 0.277 6.160 0.055 0.015 0.324 8.213 0.060 0.016 0.358 10.266 0.063 0.016 0.378 12.319 0.064 0.017 0.385 Tay số v2 D2 f2 j2 1.971 0.044 0.015 0.229 3.942 0.051 0.015 0.291 5.913 0.058 0.015 0.340 7.884 0.062 0.016 0.376 9.855 0.066 0.016 0.398 11.827 0.067 0.016 0.407 Tay số v3 D3 f3 j3 1.892 0.045 0.015 0.241 3.784 0.054 0.015 0.305 5.677 0.060 0.015 0.356 7.569 0.065 0.016 0.394 9.461 0.069 0.016 0.418 11.353 0.070 0.016 0.429 Tay số v4 D4 f4 j4 1.817 0.047 0.015 0.253 3.633 0.056 0.015 0.320 5.450 0.063 0.015 0.373 7.266 0.068 0.016 0.412 9.083 0.072 0.016 0.438 10.899 0.074 0.016 0.451 Tay số v5 D5 f5 j5 1.744 0.049 0.015 0.265 3.488 0.058 0.015 0.334 5.232 0.066 0.015 0.389 6.976 0.071 0.015 0.430 8.719 0.075 0.016 0.458 10.463 0.077 0.016 0.472 Tay số v6 D6 f6 j6 1.674 0.051 0.015 0.277 3.348 0.061 0.015 0.348 5.022 0.068 0.015 0.405 6.697 0.074 0.015 0.448 8.371 0.078 0.016 0.478 10.045 0.081 0.016 0.493 Lập bảng tính tốn giá trị ji theo vi ứng với tay số: Bảng Giá trị gia tốc ứng với tay số - Từ kết bảng tính, xây dựng đồ thị j = f(v): 14.37 0.064 0.017 0.379 13.79 0.067 0.017 0.403 13.24 0.071 0.017 0.427 12.71 0.074 0.017 0.450 12.20 0.078 0.016 0.473 11.71 0.081 0.016 0.495 16.42 0.062 0.018 0.360 15.76 0.066 0.017 0.385 15.13 0.069 0.017 0.411 14.53 0.073 0.017 0.435 13.95 0.076 0.017 0.459 13.39 0.080 0.017 0.483 18 0 17 0 17 0 16 0 15 0 15 0 m/s^2 Đồ thị gia tốc ô tô 0.600 0.500 j1 j2 j3 j4 j5 j6 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 m/s Hình Đồ thị gia tốc ơtơ Kết luận, tổng hợp kết tính tốn thiết kế: Bảng - Tính kỹ thuật tơ T Thơng số Đơn vị Giá trị Loại ô tô: Tải Huyndai Mighty T N250 Tải trọng: [KG] 2500 Số người chở: [người] Vận tốc lớn nhất: [km/h] 125 Vượt sức cản lớn đường: Trọng lượng tồn tơ khơng tải: [KG] 1900 Trọng lượng tồn tô đầy tải: [KG] 4655 - Phân bố trục bánh xe thứ 1: [KG] 1349.9 - Phân bố trục bánh xe thứ 2: [KG] 3305.05 0.28 - Phân bố trục bánh xe thứ Số lốp xe trục: - Trục 1: - Trục Trục bánh xe chủ động: T Thông số Đơn vị Giá trị T 10 Lốp xe: - Ký hiệu lốp: 5.50R13 - Bán kính thiết kế: 0.289 - Áp suất bơm lốp: 0.95 11 Động cơ: D4CB,euro IV, - Loại nhiên liệu: Diesel - Nhãn hiệu, kiểu: - Công suất lớn nhất: [KW] 130 - Số vịng quay chế độ phát cơng suất lớn nhất: [v/ph] 3800 - Mô men lớn nhất: [Nm] 255 - Số vịng quay chế độ phát mơ men lớn nhất: [v/ph] 2000 12 Tỷ số truyền truyền lực chính: 3.314 13 Hộp số: - Tỷ số truyền số 1: 0.83 - Tỷ số truyền số 2: 0.86 - Tỷ số truyền số 3: 0.9 - Tỷ số truyền số 4: 0.93 - Tỷ số truyền số 5: 0.97 - Tỷ số truyền số 6: 1.01 - Tỷ số truyền số lùi: 14 Thời gian tăng tốc đến vận tốc lớn nhất: [s] 15 Quãng đường tăng tốc đến vận tốc lớn nhất: [m] Bảng - Các thông số chọn để tính tốn sức kéo tơ Khoảng giá trị thường gặp Về kích thước tơ, liên quan tính lực cản khí động: Thơng số Đơn vị Giá trị chọn Tài liệu tham khảo [1] [1] Về phân bố trọng lượng ô tô: [2] Về lốp xe: Về hệ thống truyền lực: Về dẫn động trang thiết bị phụ động cơ, ô tô: TÀI LIỆU THAM KHẢO