TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ Tên đề tài Tính toán sức kéo ô tô Loại ô tô Xe tải Tải trọng/Số chỗ ngồi 3 Vận tốc chuyển động cực đại[.]
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 tải Tải trọng/Số chỗ ngồi: Vận tốc chuyển động cực đại: 130 Km/h Hệ số cản tổng cộng đường lớn nhất: max = 0,55 Xe tham khảo: Huyndai HD65 Sinh viên: Hà Ngọc Anh Qn Lớp: Cơ khí tơ Hệ Chính quy Khóa: 60 Người hướng dẫn: GV Vũ Văn Tấn Hà Nội 2022 h Mục lục Lời nói đầu Chương 1:THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ơ TƠ 1.1 Xác định kích thước xe 1.2 Các thông số thiết kế ,thông số chọn tính tốn 1.2.1 Thông số theo thiết kế 1.2.2 Thông số chọn 1.2.3 Thông số tính chọn 1.2.4 Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng lên ô tô Chương 2:TÍNH TỐN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động .7 2.2 Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền lực .8 2.2.1 Tỉ số truyền truyền truyền truyền lực 2.2.2 Tỉ số truyền tay số hộp số 10 2.3 Xây dựng đồ thị .12 2.3.1 Phương trình cân lực kéo đồ thị cân lực kéo ô tơ 12 2.3.2 Phương trình cân công suất đồ thị cân công suất ô tô 15 2.3.3 Đồ thị nhân tố động lực học 17 2.3.4 Xác định khả tang tốc ô tô-xây dựng đồ thị gia tốc .19 2.3.5 Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc-quãng đường tăng tốc 21 KẾT LUẬN 27 Tài liệu tham khảo .28 h Lời Nói Đầu BTL mơn học Lý thút Ơ tô là một phần của môn học "Lý thuyết ô tô",bằng cách vận dụng các lý luận, các nội dung của môn học để tiến hành tính toán sức kéo, động lực học kéo của một ô tô Tính toán sức kéo của ô tô nhằm xác định các thông số bản của ô tô: Công suất động cơ, các thông số của hệ thống truyền lực nhằm đảm bảo chất lượng kéo cần thiết của ô tô Tính toán sức kéo cho ta biết một số thông số kỹ thuật, trạng thái, tính và khả làm việc của ô tô, nhằm mục đích phục vụ cho quá trình vận hành khai thác ô tô có hiệu quả, đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật tối ưu Nội dung của Bài tập lớn gồm phần : Chương 1:THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ơ TƠ Chương 2:TÍNH TỐN SỨC KÉO Mẫu xe tham khảo: Xe Tải HUYNDAI HD65 Nội dung Bài Tập Lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy Vũ Văn Tấn Bợ mơn Cơ Khí Ơtơ-Đại Học Giao Thơng Vận Tải Sinh viên thực hiện Hà Ngọc Anh Quân h Chương : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ơ TƠ 1.1 Xác định kích thước xe: Bốn hình chiếu xe Huyndai HD65-2,5 1.2 Các thơng số thiết kế,thơng số chọn tính chọn: 1.2.1 Thông số theo thiết kế 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 Kí hiệu Lo Bo Ho L B1 B2 H1 Y1 Y2 vmax h Kích thước 6215 2000 3020 3375 1665 1495 200 27 14 130 Đơn vị mm mm mm mm mm mm mm Độ Độ Km/h a)Thông số theo thiết kế phác thảo: [ 3] - Động dùng ô tô : Diesel - Hệ thống truyền lực khí - Loại ô tô : Ô tô tải cầu - Số vịng quay ứng với cơng suất cực đại nN = 2900 (vòng/phút ) -Vận tốc chuyển dộng cực đại :130km/h -Hệ số cản tổng cộng đường lớn nhất:Ψmax =0,55 - Số người cho phép chở (kể lái xe) : 03 - Động bố trí đằng trước phía cabin, dẫn động cầu sau chủ động (F-R) - Công thức bánh xe - cầu sau chủ động [ 3] 1.2.2: Thông số chọn: - Trọng lượng bản thân: Go = 2905 kg - Trọng tải ô tô : Ge = 2500 (kg) -Trọng lượng hành khách:55kg/người -Hiệu suất truyền lực: րtl=0,85 -Hệ số cản khơng khí:K=0,6 -Hệ số cản lăn :f0=0,015(KhiV≤22,22m/s 1.2.3: Thơng số tính chọn: -Hệ số cản mặt đường tương ứng với Vmax v 36,112 f = f o (1+ max )=0,015.(1+ )=0,028[ ] 1500 1500 -Bán kính bánh xe: Kí hiệu lốp:7.00R16 ⇒Ta có :B=7.0 (inch) ;d=16 (inch) rbx : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe h 16 = 0,945.( +7,0).2,54 = 36,0045(cm) = 0,36 (m) rbx = Diện tích cản chính diện F = B1 x H =1,665.3.020 = 5.0283(m2) 1.2.4: Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng lên ô tô Trọng lượng xe: G=G0+n e G h+G e Trong đó: G0 :Trọng lượng thân xe G e :Tải trọng xe lớn Gh :Trọng lượng trung bình người n e :Số chỗ ngồi cabin G=2905+3.55+2500=5570(KG)=54641,7(N) Xác định phân bố tải trọng lên trục : -Khi xe không tải: G01=0,3.2905=871,5 (kg) G02=0,7.2905=2033,5 (kg) -Khi xe có tải: G1=0,3.5570=1671( kg) G 2=0,7.5570=3899 (kg) h [ 1] [2] Chương 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động 2.1.1 Xác định động theo điều kiện cản chuyển động ( chuyển động với vmax): Ta có : Nv = [2] ( G.v Vmax + K.F.V3max ) ( W) Trong đó : Nev : Công suất động cần thiết để ô tô khắc phục sức cản chuyển động đạt vận tốc lớn đường tốt G : Trọng lượng tồn tơ (N) Ψv :hệ số cản tổng cộng (Ψv=¿ f+i=f xét tơ chuyển động đường khơng có độ dốc) Vmax : Tốc độ chuyển động lớn ô tô (m/s) K : Hệ số cản khơng khí (Ns2/m4) F : Diện tích cản diện ô tô (m2) : Hiệu suất hệ thống truyền lực Thay số vào ta có : Nev = (0,028.54641,7.36,11 + 0,6.5,028.36,113) =232109.55 (W)=232,11(KW) 0,85 - Công suất lớn nhất của động : +Theo phương pháp S.R Laydecman : Nev = Nemax [ ( ) ( )] ne ne ne a +b −c nN nN nN h Với động diesel : =1 Trong đó : a, b, c là các hệ số thực nghiệm Với động diesel kỳ : a = 0,5 ; b = 1,5; c = Thay vào ta Nev = Nemax ⇒ Nemax = 232,11(kw) 2.1.2.Xác định công suất cực đại động Me = 9550 Ne ne (N.m) với [kW] ; [vg/ph] Lập bảng tính các giá trị trung gian Ne, Me để xây dựng các đường đặc tính : Ne = f(ne) Me = f(ne) Bảng 2.1:Công suất, momen, số vòng ứng với λ ne nN ne(v/ph) Me(Nm) Ne(KW) 0.1 290 489.19 14.86 0.2 580 580.92 35.28 0.30 870 657.35 59.88 0.40 1160 718.50 87.27 0.50 1450 764.36 116.06 0.60 1740 794.94 144.84 0.70 2030 810.22 172.23 0.80 2320 810.22 196.83 0.90 2610 794.94 217.25 1.00 2900 764.36 232.11 λ= h Hình 2.1 Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngồi động 900.00 250.00 800.00 200.00 700.00 600.00 150.00 500.00 400.00 100.00 300.00 200.00 50.00 100.00 (KW) 0.00 500 1000 1500 Me (N.m) 2000 2500 3000 (v/p) 0.00 3500 Ne (kW) 2.2 Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền lực 2.2.1 Tỷ số truyền truyền lực : Cơng thức : [2] io = 0,105 Trong đó: ihc : Tỷ sớ truyền tay số cao hộp số Chọn ihc = ipc : Tỷ số truyền tay số cao hộp số phụ hộp phân phối Do khơng có hộp số phụ hay hộp phân phối nên ta lấy ipc = nemax: số vòng quay trục khuỷu tương ứng h nemax = nN = 2900 (vg/ph) rbx : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe ⇒io =0,105 0,36.2900 = 3,035 1.1 36,11 2.2.2 Xác định tỉ số truyền tay số hộp số: Hộp số gồm 05 số tới 01 số lùi, dẫn động khí a)Tỉ số truyền tay số Tỉ số truyền tay số xác định sở đảm bảo khắc phục lực cản lớn cản mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay điều kiện chuyển động Theo điều kiện chuyển động ta có : Pk max ≥ Pψ max + PW Trong đó: Pk max – lực kéo lớn động Pψ max – lực cản tổng cộng đường PW – lực cản khơng khí - Khi ơtơ chuyển động tay số vận tốc nhỏ nên bỏ qua lực cản khơng khí PW Ta có : Pkmax ≥ Ψ max G ih1 xác định theo điều kiện chuyển động: M emax i o i h i pc րtl ≥G.Ψmax rb =>i h ≥ G Ψmax r b M emax i o i pc ր tl -Trong :Ψmax=0,55 hệ số cản tổng cộng lớn mặt đường cho M emax :momen xoắn cực đại động cơ,N.m G :trọng lượng toàn ô tô N րtl:hiệu suất truyền lực: րtl=0,85 io:tỉ số truyền truyền lực ⇒ ih ≥ G max r bx 54641,7.0,55.0,36 = = 5,176 M emax i ηtl 810,22.3,035.0,85 -Kiểm tra điều kiện bám [1] M emax i o i h i pc րtl ≤ Pφ=mK.φ.Zφ rb 10 h 196.83 810.22 2320 5.237 31933.2 8.023 20855.3 12.278 13620.98 18.801 8894.86 28.803 5806.04 217.25 794.94 2610 5.892 31330.7 9.026 20461.8 13.812 13363.98 21.151 8727.03 32.404 5696.49 232.11 764.36 2900 6.546 30125.7 10.029 19674.8 15.347 12849.98 23.501 8391.37 36.004 5477.40 -Phương trình lực cản: [1] Pc = Pf + Pw Xét ô tô chuyển động đường khơng có gió => Pc = f.G + K.F.V2(N) -Chú ý: Nếu vận tốc xét ≤22,22m/s f=f0 ( chọn f0=0,015) V2 Nếu vận tốc xét >22,22m/s f=f0.(1+ ) 1500 Việc sử dụng lực kéo của ô tô còn bị giới hạn bởi khả bám của bánh xe với mặt đường Vì vậy để đánh giá khả bị trượt quay của bánh xe ta dựng thêm đồ thị lực bám P = z 2.mk =38249,19.1,2.0,8=36719,22 (N) [2] -Trong đó: mK: hệ số phân bố tải trọng (chọn mK=1,2) Zφ:tải trọng tác dụng lên cầu chủ động φ: hệ số bám bánh xe với mặt đường (chọn φ=0,8) Bảng 2.4: Giá trị lực cản , lực bám đường ứng với tay số Vận tốc m/s Pc(N) 0.00 819.62 Pφ(N) 36719.2 6.55 948.89 36719.2 10.03 1123.05 36719.2 15.35 1530.17 36719.2 23.50 2786.32 36.00 5438.42 36719.2 36719.2 - Dựng đồ thị Pk =f(v) Pφ =f(v).Ta có đồ thị cân lực kéo: Hình 2.2: Đồ thị cân lực kéo 14 h 40000.0 35000.0 30000.0 25000.0 20000.0 15000.0 10000.0 5000.0 0.0 0.000 5.000 10.000 Pk1(N) Pk2(N) 15.000 20.000 Pk3(N) 25.000 Pk4(N) Pk5 30.000 Pc(N) (m/s) 35.000 40.000 Pφ(N) -Nhận xét: Trục tung biểu diễn Pk , Pf , Pw Trục hoành biểu diễn v(m/s) Dạng đồ thị lực kéo ô tô P ki=f(v) tương tự dạng đường cong M e=f(ne) đường đặc tính tốc độ ngồi động Khoảng cách giới hạn đường cong kéo Pki đường cong tổng lực cản lực kéo dư (Pkd) dùng để tăng tốc leo dốc Tổng lực kéo ô tô phải nhỏ lực bám bánh xe mặt đường theo bảng Vận tốc lớn giao điểm lực cản tay số lớn 2.3.2 Phương trình cân công suất đồ thị cân công suất Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động NK = +N + + Công suất của động phát tại bánh xe chủ động NK = Ne tl ( với vi =0,105 r k ne ) i0 ih i p -Trong đó: Ne :Cơng suất xác định րtl:hiệu suất truyền lực Bảng giá trị công suất ứng với vận tốc tay số 15 h Bảng 2.5: Giá trị Nki vi tương ứng ne(v/p) Ne(KW) Nk(KW) V1(m/s) V2(m/s) V3(m/s) V4(m/s) V5(m/s) 290 14.86 12.63 0.655 1.003 1.535 2.350 3.600 580 35.28 29.99 1.309 2.006 3.069 4.700 7.201 870 59.88 50.90 1.964 3.009 4.604 7.050 10.801 1160 87.27 74.18 2.618 4.012 6.139 9.401 14.402 1450 116.06 98.65 3.273 5.014 7.673 11.751 18.002 1740 144.84 123.11 3.928 6.017 9.208 14.101 21.602 2030 172.23 146.39 4.582 7.020 10.743 16.451 25.203 2320 196.83 167.30 5.237 8.023 12.278 18.801 28.803 2610 217.25 184.67 5.892 9.026 13.812 21.151 32.404 2900 232.11 197.29 6.546 10.029 15.347 23.501 36.004 Dựng đồ thị công suất cản: Nc = +N Nc= G.f V + K.F.V3 (kW) –Xét ô tô chuyển động đường Từ đó ta có bảng sau : Bảng 2.6: Công cản ô tô ứng với tay số V(m/s) 0.00 6.55 10.03 15.35 23.50 36.00 Nc(kW) 6.21 11.26 23.48 65.48 195.81 Ta dựng được đồ thị : NKi = f(V) Nc = f(V) Hình 2.3: Đồ thị cân cơng suất ô tô 16 h 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 (m/s) (KW) 0.00 0.000 5.000 NK1(KW) 10.000 NK2(KW) 15.000 20.000 NK3(KW) 25.000 NK4(KW) 30.000 NK5(KW) 35.000 40.000 Nc(kW) 2.3.3.Nhân tố động lực học [1] D= Trong đó : D : Nhân tố động lực học của ô tô P : Lực cản không khí PK : Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động itl : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực Nhân tố động lực học bị giới hạn bởi điều kiện bám của bánh xe [1] D = Để ô tô chuyển động không bị trượt D D -Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học 17 h D = f(V) * Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô ở các số truyền khác của hộp số Di = f(Vi) Di = Vi = Thiết lập bảng giá trị trung gian Ta có bảng giá trị trung gian của ở các tay số khác và theo tốc độ chuyển động của ô tô Bảng 2.7: Đồ thị nhân tố động lực học ne(v/ f) Tay số Tay số Tay số Tay số Tay số V1 D1 V2 D2 V3 D3 V4 D4 V5 D5 290 0.655 0.353 1.003 0.230 1.535 0.150 2.350 0.098 3.600 0.063 489.192 580 1.309 0.419 2.006 0.273 3.069 0.178 4.700 0.115 7.201 0.073 580.915 870 1.964 0.474 3.009 0.309 4.604 0.201 7.050 0.129 10.801 0.080 657.352 1160 2.618 0.518 4.012 0.338 6.139 0.219 9.401 0.139 14.402 0.083 718.501 1450 3.273 0.551 5.014 0.359 7.673 0.232 11.751 0.146 18.002 0.082 764.362 1740 3.928 0.573 6.017 0.372 9.208 0.240 14.101 0.149 21.602 0.078 794.937 2030 4.582 0.583 7.020 0.379 10.743 0.243 16.451 0.148 25.203 0.071 810.224 2320 5.237 0.583 8.023 0.378 12.278 0.241 18.801 0.143 28.803 0.060 810.224 2610 5.892 0.571 9.026 0.370 13.812 0.234 21.151 0.135 32.404 0.046 794.937 2900 6.546 0.549 10.029 0.355 15.347 0.222 23.501 0.123 36.004 0.029 764.362 Bảng 2.8: Nhân tố động lực học theo điều kiện bám V(m/s) Dφ 0.00 0.672 6.55 0.670 10.03 0.666 18 h 15.35 0.659 23.50 0.642 36.00 0.600 Me(N.m) 0.015 f 0.015 0.015 0.015 0.021 0.028 Hình 2.4: Đồ thị nhân tố động lực học ô tô 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 - - 5.000 10.000 D1 15.000 D2 20.000 D3 D4 25.000 D5 (m/s) 40.000 35.000 30.000 Dφ f 2.3.4.Xác định khả tăng tốc – xây dựng biểu đồ gia tốc chuyển động D=i+f+ j Xét ô tô tăng tốc đường đó: i = Ta có : j = (D - f) Trong đó : g : Gia tốc trọng trường : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay [1] = + 0,05.(1 + ihi2.ip2 ) Do chọn ip = nên ta có : - ở tay sớ I : = + 0,05.( 1+ ihi2 ) =2,562 19 h - ở tay số II : =1,695 - ở tay số III : = 1,325 - ở tay số IV : = 1,167 - ở tay số V : j5 = 1,1 Bảng 2.9: Hệ số kể đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay Tay số 2,562 Hệ số chuyển động quay Tay số 1,695 Tay số 1,325 Tay số 1,167 Tay số 1,1 - Khi xe chuyển động với vận tốc V < 22,2 m/s thì f = fo = 0,015 - Khi xe chuyển động với vận tốc V > 22,2m/s thì f = fo -Lập bảng tính tốn giá trị j i theo vi ứng với tay số Bảng 2.10: Giá trị gia tốc ứng với tay số Tay số Tay số Tay số Tay số V1 D1 f1 j1 V2 D2 f2 j2 V3 D3 f3 j3 V4 D4 f4 j4 0.655 0.353 1.309 0.419 1.964 0.474 2.618 0.518 3.273 0.551 3.928 0.573 4.582 0.583 5.237 0.583 5.892 0.571 6.546 0.549 0.015 1.292 1.003 0.230 0.015 1.545 2.006 0.273 0.015 1.755 3.009 0.309 0.015 1.924 4.012 0.338 0.015 2.049 5.014 0.359 0.015 2.133 6.017 0.372 0.015 2.174 7.020 0.379 0.015 2.172 8.023 0.378 0.015 2.129 9.026 0.370 0.015 2.042 10.029 0.355 0.015 1.245 1.535 0.150 0.015 1.494 3.069 0.178 0.015 1.701 4.604 0.201 0.015 1.865 6.139 0.219 0.015 1.987 7.673 0.232 0.015 2.067 9.208 0.240 0.015 2.104 10.743 0.243 0.015 2.099 12.278 0.241 0.015 2.052 13.812 0.234 0.015 1.963 15.347 0.222 0.015 1.001 2.350 0.098 0.015 1.207 4.700 0.115 0.015 1.376 7.050 0.129 0.015 1.509 9.401 0.139 0.015 1.604 11.751 0.146 0.015 1.663 14.101 0.149 0.015 1.686 16.451 0.148 0.015 1.671 18.801 0.143 0.015 1.620 21.151 0.135 0.015 1.532 23.501 0.123 0.015 0.697 0.015 0.844 0.015 0.960 0.015 1.045 0.015 1.100 0.015 1.123 0.015 1.116 0.015 1.077 0.015 1.008 0.021 0.861 20 h