Chương 3: Kết luận Sau khi kết thúc tính toán về sức kéo của động cơ của xe Toyota Fortuner 2.7V nhóm đã đạt được: • Hiểu được đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong • Hiểu được đồ thị cân bằng lực kéo • Hiểu được đồ thị cân bằng công suất của ôtô • Hiểu được đồ thị nhân tố động lực học ôtô • Hiểu được đồ thị gia tốc ôtô • Hiểu được đồ thị gia tốc ngược • Hiểu được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô Khi làm xong bài tập lớn các kĩ năng mềm của các bạn trong nhóm đã được cải thiện như: kĩ năng làm việc nhóm, kĩ năng về word excel và autocad. Cả nhóm đã cố gắng hoàn thiện tốt về phần nội dung và hình ảnh của bài tập lớn.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ ……….………… BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: Vũ Hải Quân Sinh viên thực hiện: Nhóm - Lớp AT6047.1 - Khóa K15 Hà Nội -2022 MỤC LỤC MỤC LỤC: Chương 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ 1.1 Xác định kích thước xe .3 1.2 Các thông số thiết kế, thơng số chọn tính chọn: .3 1.3 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 động 2.2 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực 2.3 Xây dựng đồ thị 11 Chương 3: Kết luận 25 Chương 4: Tài liệu tham khảo 26 Chương 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ 1.1 Xác định kích thước xe ⁻ Ba hình chiếu xe Toyota Forturner 2.7V 4x2 2017 – Các kích thước bản: STT 10 Thông số Ký hiệu Chiều dài toàn L0 Chiều rộng toàn B0 Chiều cao toàn H0 Chiều dài sở L Vết bánh trước B1 Vết bánh sau B2 Khoảng sáng gầm H1 xe Góc trước γ1 Góc sau γ2 Vận tốc tối đa Vmax Kích thước Đơn vị 4795 mm 1855 mm 1835 2745 1545 1550 219 mm mm mm mm mm 29 25 170 độ độ km/h 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) (hp*0.7456*1000) – Số vòng quay thời điểm công suất đạt cực đại :nN = 5200 ( vịng/ phút ) – Mơmen 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 (G0) – Trọng lượng hành khách: 60 kg/người – Trọng lượng hành lí: 20 kg/người (Gh) – Hiệu suất truyền lực: ηtl =0,9 – Hệ số cản khơng khí: K = 0,25 – Hệ số cản lăn V ⇒ 265: B ề r ộ ng c ủ al ố p ( mm ) (B) H 65: t ỷ l ệ (¿ % ) B 17 : Đườ ng k í n h c ủ a l ố p (inc h) { H =65 % ⇒ H =265∗65 %=172,25 ( mm ) B Bán kính thiết kế bánh xe: r0 = 172.25 + 17 25,4 = 388.15 (mm) = 0,388 (m) [ r0 = H + d 25,4 ] 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 = rbx = 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 ( axb có bánh có bánh chủ động ) 1.3 Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng lên ô tô - Xe Toyota Forturner chỗ: + Tự trọng (trọng lượng thân): G0 = 1875 (kg) + Tải trọng (hàng hoá, hành lý, ): Gh = 20 (kg) → Trọng lượng: G = G0 + n.(A + Gh) + G0 – tự trọng + n – số người (n = 7) + A – khối lượng người + Gh – khối lượng hành lý G = 1875 + 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) Chương 2: Tính tốn sức kéo 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động - Các đường đặc tính tốc độ 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 n n +b e −c e nN nN nN [ ( ) ( ) ( )] - Ne = (Ne)max - Đặt λ = ne , nN a (1) với động xăng khơng hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,3) Chọn λ = 1,1 (đối với động xăng) N ev → (Ne)max = n n n a e +b e −c e nN nN nN ( ) ( ) ( ) = N ev max a λ+b λ2 −c λ3 (2) + Động xăng : a = b = c =1 ( a, b, c hệ số thực nghiệm) + vmax = 170 (km/h) 1000 vmax = 170 3600 = 47,22 (m/s ) + Nev max = G f v max + K F ( v max )3 ] ƞtl [ 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 = 0,037 ( 1500 ) K: hệ số cản khí động học ( chọn K = 0,25) F: diện tích cản diện Hiệu suất truyền lực: ƞtl = 0,9 Hệ số cản tổng cộng đường: ψ max = 0,4 → Nev max = × [ 23789,25× 0,037 ×47,22+0,25 × 2,655× ( 47,22 )3 ]=¿ 0,9 123831 (W) Nev max = 123,82 (kW) - Vậy công suất động theo điều kiện cản chuyển động: Nev max = 123,82 (kW) - Công suất cực đại động cơ: (2) → Ne max = 126,48725 (kW) - Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi: + Tính cơng suất động số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức Ledeman) (1) → Ne = (Ne)max [ a λ+ b λ 2−c λ3 ] (kW) Trong : - Ne max nN – cơng suất cực đại động số vòng quay tương ứng - Ne ne : công suất số vòng quay thời điểm đường đặc tính + Tính mơmen xoắn trục khuỷu động ứng với số vòng quay ne khác : N e [kW ] e [v / p] Me = 9550 n + Lập bảng: (N.m) - Các thông số nN; Ne ; Me có cơng thức tính - Cho λ = ne nN với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1,1 - Kết tính ghi bảng: Bảng 1: Bảng thể mômen công suất động λ ne (v/p) Me (N.m) Ne (kW) 0.10 520 253.21 13.79 0.20 1040 269.47 29.35 0.30 1560 281.08 45.91 0.40 2080 288.05 62.74 0.50 2600 290.37 79.05 0.60 3120 288.05 94.11 0.70 3640 281.08 107.13 0.80 4160 269.47 117.38 0.90 4680 253.21 124.08 1.00 5200 232.30 126.49 1.10 5720 206.75 123.83 Sau tính tốn xử lí số liệu ta xây dựng đường đặc tính ngồi với Cơng suất Ne (kW) Mơmen xoắn Me (N.m): Hình 1: Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngồi động - Nhận xét : Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman sau : Xuất phát từ công thức N N b∗ω ω Me= ω e = ωe max a+ ω e −c∗ ω e e N N N [ ( )] dM e N e max c∗ω M ωM = b−2 =0 dω e ωN ωN ωM = =0,5 ωN | Memax¿ [ ] N emax b∗ω M ω a+ −c∗ M ωN ωN ωN [ 2 ( )] = 126487,25∗60 [ 1+ 0,5−( 0,5 )2 ] π∗5200 Me max= 290,35 (N.m) Trị số công suất Nemax phần công suất động dùng để khác phục lực cản chuyển động Để chọn động đặt ô tô, cần tăng thêm phần công khắc phục lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí…Vì vật phải chọn cơng suất lớn : Ne max = 1,1*Ne max = 1,1*126,49 = 139,14 (N.m) 2.2 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực - Tỉ số truyền hệ thống truyền lực : itl = i0 ih ic ip Trong : + itl – tỷ số truyền HTTL + i0 – tỷ số truyền truyền lực + ih – tỷ số truyền hộp số + ic – tỷ số truyền truyền lực cuối + ip – tỷ số truyền hộp số phụ - Thông thường, chọn ic = 1; ip = 2.2.1 Tỷ số truyền truyền lực - Được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyển động với vận tốc lớn tay số cao hộp số - Ta có: r bx∗n ev max h n ¿ i pc∗v max i0 = 0,105¿ i Trong đó: + rbx = 0,365 (m) + nev max – số vòng quay động ôtô đạt tốc độ lớn + vmax = 170 (km/h) – tốc độ lớn ôtô + ihn = – tỷ số truyền tay số cao hộp số + ipc = 1– tỷ số truyền hộp phân phối i0 = 0,105 2.2.2 0,365.5720 1.1 47,22 = 4,64 Tỷ số truyền hộp số a) Tỷ số truyền tay số – Tỷ số truyền tay số xác định sở đảm bảo khắc phục lực cản lớn 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 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 – Vậy : Pk max = M emax∗i hl∗i 0∗i pc∗ηtl =G∗Ψ max ≤ P φ =Z 2∗φ r bx M emax∗i 0∗i hl∗i pc∗ƞtl ¿ ψmax.G r bx ih ¿ G∗ψ max∗r bx M emax∗i 0∗ƞtl∗i pc ih ¿ 23789,25∗0,4∗0,365 290,35∗4,64∗0,9∗1 (Me max = 290,35 [N.m] ) = 2,86 (3) - Mặt khác, Pk max bị giới hạn điều kiện bám bánh xe với mặt đường: Pk max ≤ Pφ = mk.Gφ.φ M e∗i0∗i h 1∗ƞtl ≤ rk mk¿Gφ¿φ Nki = Ne.ŋtl – với v i=0,105 r bx n e i i hi i pc ) Lập bảng tính tốn giá trị Nki vi tương ứng: Nki = Ne.ŋtl – ( ( với v i=0,105 r bx n e i i hi i pc ) Lập bảng tính toán giá trị Nki vi tương ứng: ne(v/ f) 520 1040 1560 2080 2600 3120 3640 4160 4680 5200 5720 Ne(kW ) 13.79 29.35 45.91 62.74 79.05 94.11 107.13 117.38 124.08 126.49 123.83 V1 1.89 3.77 5.66 7.54 9.43 11.31 13.20 15.08 16.97 18.85 20.74 V2 2.21 4.41 6.62 8.82 11.03 13.23 15.44 17.64 19.85 22.05 24.26 V3 2.60 5.21 7.81 10.41 13.01 15.62 18.22 20.82 23.42 26.03 28.63 V4 V5 3.07 3.63 6.14 7.25 9.22 10.88 12.29 14.50 15.36 18.13 18.43 21.75 21.50 25.38 24.57 29.00 27.65 32.63 30.72 36.26 33.79 39.88 V6 4.28 8.56 12.84 17.12 21.40 25.67 29.95 34.23 38.51 42.79 47.07 Bảng 4: Công suất ôtô Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị ∑ N c theo bảng trên: – Xét ôtô chuyển động đường bằng: – ∑ N c = Nf + Nw ∑ N c = G.f.v +K.F.v3 Lập bảng tính ∑ N c V(m/s) Nc(kW ) 20.74 24.26 28.63 33.79 39.88 47.07 13.22 18.01 25.65 37.50 56.14 85.79 Bảng 5: Công cản ôtô ứng với tay số Nk(kW ) 12.41 26.42 41.32 56.47 71.15 84.70 96.42 105.64 111.67 113.84 111.45 Hình 3: Đồ thị cân công suất ôtô 2.3.3 Đồ thị nhân tố động lực học Nhân tố động lực học tỷ số hiệu số lực kéo tiếp tuyến Pk lực cản khơng khí Pw với trọng lượng tồn ơtơ Tỷ số ký hiệu “D” D= G P k −Pw P i+ P j + Pf G ( f + i )+ j δ j g = = = G G G j f + i + g δ j - Xây dựng đồ thị Di = vi = - Me i i hi ŋtl-KFv²) ( r G bx π ne r bx 60 i i hi 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 ngồi, D = f(v) - Lập bảng thể mối quan hệ D v tay số: ne(v /f) 520 104 156 208 260 312 364 416 468 520 572 Tay số D V1 1.8 28 3.7 30 5.6 0 31 7.4 32 9.3 32 11 21 31 13 08 31 14 95 29 16 81 27 18 68 25 20 55 22 Tay số Tay số Tay số Tay số D D D D V2 V3 V4 V5 2.2 2.6 3.0 3.6 24 20 17 14 4.4 5.2 6.1 7.2 25 21 18 15 6.6 7.8 9.2 10 26 22 19 88 16 8.8 10 12 14 27 41 22 29 19 50 16 11 13 15 18 03 27 01 23 36 19 13 16 13 15 18 21 23 26 62 22 43 18 75 15 15 18 21 25 44 26 22 21 50 18 38 14 17 20 24 29 64 24 82 20 57 16 00 13 19 23 27 32 85 23 42 19 65 15 63 11 22 26 30 36 05 20 03 16 72 13 26 10 24 28 33 39 26 18 63 14 79 11 88 07 Bảng 6: Nhân tố động lực học Tay số D V6 4.2 12 8.5 13 12 84 13 17 12 13 21 40 13 25 67 12 29 95 11 34 23 10 38 51 08 42 79 06 47 07 04 Nhân tố động học theo điều kiện bám xác định sau : D V(m/ s) 0.00 P Pw G mk G K F V G 20.55 24.26 28.63 33.79 39.88 47.07 Me(N m) 253.2 269.4 281.0 288.0 290.3 288.0 281.0 269.4 253.2 232.3 206.7 Dφ f 0.38 0.02 0.38 0.02 0.38 0.02 0.38 0.02 0.37 0.03 0.37 0.03 0.36 0.04 Bảng : Nhân tố động lực học theo điều kiện bám Dựa vào kết bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học ôtô Hình 4: Đồ thị nhân tố động lực học ơtơ - Nhận xét: Dạng dồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự dạng đồ thị lực kéo Pk = f(v); vân tốc lớn đường cong dốc Khi chuyển động vùng tốc độ v > vth i (tốc độ vth i ứng với Di max tay số) ơtơ chuyển động ổn định, trường hợp sức cản chuyển động tăng, tốc độ ôtô giảm nhân tố động lực học D tăng Ngược lại, vùng tốc độ v < vth i vùng làm việc không ổn định tay số ôtô Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max tay số thấp biểu thị khả khắc phục sức cản chuyển động lơn đường: D1 max = ψmax - Vùng chuyển động không trượt ôtô: Cũng tương tự lực kéo, nhân tố động lực học bị giới hạn điều kiện bám bánh xe chủ động với mặt đường Nhân tố động học theo điều kiện bám Dφ xác định sau: Dφ = P φ −Pw G = m k φ G φ −K F v G Để ơtơ chuyển động khơng bị trượt quay nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau : 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 g δi Khi ôtô chuyển động đường (a = 0) thì: Ji = D i−f g δi 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 δj = 1+0.05(1+ihi²) ta có: Tay số δJ 1.31 1.24 1.19 1.15 1.12 1.10 Bảng : Hệ số ảnh hưởng khối lượng động quay Khi ô tô chuyển động với vận tốc v