Bài tập lớn Lý thuyết ô tô: Tính toán sức kéo ô tô con

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH LỚP: ĐHCN-KTOTO-K7 BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ VINH-11-2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH SVTH: NGUYỄN TUẤN ANH LỚP: ĐHKT-CNOT-K7 BÀI TẬP LÝ THUYẾT Ô TÔ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TH.S LƯU ĐỨC LỊCH VINH- 11/2014 Bài tập lý thuyết ô tô Nguyễn Tuấn Anh GVHD: Lưu Đức Lịch SVTH: Lời mở đầu Trong thời đại đất nước đường Công nghiệp hóa - Hiên đại hóa, bước phát triển đất nước Trong xu thời đại khoa học kỹ thuật giới ngày phát triển cao Để hịa chung với phát triển đất nước ta có chủ trương phát triển số ngành mũi nhọn, có ngành Cơ Khí Động Lực Để thực chủ trương địi hỏi đất nước cần phải có đội ngũ cán bộ, cơng nhân kỹ thuật có trình độ, tay nghề cao Nắm bắt điều trường Đại học sư phạm kĩ thuật Vinh không ngừng phát triển nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, cơng nhân có tay nghề trình độ cao mà cịn đào tạo với số lượng đơng đảo Sau học xong giáo trình” Lý thuyết ô tô máy kéo” chúng em thầy giáo môn giao nhiệm vụ làm tập lớn môn học.Vì bước đầu làm quen với cơng việc tính tốn thiết kế ô tô nên tránh khỏi bỡ ngỡ khó khăn Nhưng quan tâm hướng dẫn tận tình thầy giáo khoa nên chúng em cố gắng để hoàn thành tập lớn thời gian giao Chúng em thực tập lớn “Tính tốn sức kéo ô tô con” điều kiện tốt cho chúng em có hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em học trường, bước đầu sát vào thực tế, làm quen với công viêc tính tốn thiết kế tơ, nắm phương pháp thiết kế tính tốn tơ như: chọn cơng suất động cơ, xây dựng đường đặc tính ngồi động cơ, xác định tỉ số truyền thành lập đồ thị cần thiết để đánh giá chất lượng động lực học ô tô máy kéo cho suất cao với giá thành thấp Đảm bảo làm việc loại đường khác nhau, điều kiện cơng tác khác Vì thiết thực với sinh viên ngành công nghệ kĩ thuật tơ Trong q trình tính tốn chúng em quan tâm dẫn, giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn mơn Tuy tránh khỏi hạn chế, thiếu sót qua trình tính tốn Để hồn thành tốt, khắc phục hạn chế thiếu sót chúng em mong đóng góp ý kiến, giúp đỡ Thầy bạn để sau trường bắt tay vào cơng việc, q trình cơng tác chúng em hoàn thành cách tốt Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tuấn Anh Phần I Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động I Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng Trọng lượng xe thiết kế : G = Go + n A + n.Gh Trong : Go : Trọng lượng thân xe Gh: Trọng lượng hành lý A : Trọng lượng người n : Số chỗ ngồi xe G : Trọng lượng toàn tơ (kG) Vậy ta có: G = 1450+ 5*60+5*25 = 1875 (kG) Phân bố tải trọng lên cầu Với xe du lịch : theo số liệu cho trước ta có: +Tải trọng phân bố cầu trước: Z1 = 0,42*G = 0,42* 1875= 787.5(kG) +Tải trọng phân bố cầu sau: Z2 = 0.58*G= 0.58* 1775=1087.5(kG) Chọn lốp - Lốp có kí hiệu 195/60Z14  Bán kính thiết kế bánh xe : 14 r0 = 195+ *25,4 = 372.8 (mm)= 0.3782(m) Bán kính động động lực học bánh xe : rb = rk =  r0 Bài tập lý thuyết ô tô Nguyễn Tuấn Anh GVHD: Lưu Đức Lịch SVTH: Chọn lốp có áp suất cao,hệ số biến dạng λ = 0,95 rk =  r0 = 0,95*0.3782 = 0.35 (m) II Xây dựng đường đặc tính ngồi động - Các đường đặc tính tốc độ ngồi động đường cong biểu diễn phụ đại lượng công suất , mô men 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 mô men xoắn Me = f(ne) + Đường xuất tiêu hao nhiên liệu động ge = f(ne) Xác định công suất động theo điều kiện cản chuyển động NV  ( G.vmax  K F v3max ) 1 ; (W) -Trong dó : G - tổng trọng lượng ô tô = 1875 KG vmax - vận tốc lớn ô tô 309 (km/h) K- hệ số cản khí động học, chọn K = 0,025 (kG.s2/m4) F - diện tích cản diện F = B.H0 =0.8*1.6*1.5 = 1.92(m2) ηtl - hiệu suất hệ thống truyền lực: chọn ηtl = 0,93 f : hệ số cản lăn đường (chọn f0 =0,018 với đường nhựa tốt ) Vậy ta có f = f0 (1 + )= 0.1164 Vì v = 309 > 80 km/h Vậy ta có :  1875*0.1164*309 0, 025*1.92*3093     0,93 704 270 3500   Nv= ( mã lực) Xác định công suất cực đại động N ev Công suất lớn động cơ: Nemax= aλλ+bλλ 2−cλλ3 (kW) Trong a,b,c hệ số thực nghiệm ,với động xăng kỳ: a= b=c =1 nv  = nN =1.1 Chọn nN =6000v/p : số vòng quay trục khuỷu động ứng với Nemax= 284 ( mã lực) Với động xăng chọn λ =1.1 TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC Ơ TƠ Tính cơng suất tương ứng tốc độ động để xây dựng đặc tính ngồi động cơ, theo cơng thức kinh nghiệm S.R Lây Đecsman: N e=N max ne ne ne aλ +bλ −cλ nN nN nN [ ( ) ( )] [kw] ( 1) Trong đó: Ne, ne – cơng suất có ích số vịng quay trục khuỷu động ứng với điểm đồ thị đặc tính ngồi Nmax , nN - cơng suất có ích lớn số vịng quay ứng với cơng suất cực đại Bài tập lý thuyết ô tô Nguyễn Tuấn Anh GVHD: Lưu Đức Lịch SVTH: a, b, c – hệ số thực nghiệm chọn theo chủng loại động cơ, cụ thể : + Động xăng: a = b = c =1 Giá trị mô men xoắn Me động theo: M e= 10 N e ,047 ne (N.m) (2) Trong đó: Ne - cơng suất có ích động ( kW) ne - số vòng quay trục khuỷu (v/ph) Me - mô men xoắn động (N.m) Có giá trị Ne, Me tương ứng giá trị ne ta vẽ đồ thị Ne= f(ne) đồ thị Me = f(ne) Bảng thơng số đặc tính ngồi : n (v/ph) Ne (kW) Me (kG.m) 650 12,43 18,26 1350 2050 2750 28,25 44,07 59,89 19,99 20,53 20,80 3600 79,10 20,99 4300 92,66 20,58 5000 102,83 19,64 5700 110,74 18,56 6400 113,00 16,86 Đồ thị đặc tính ngồi tơ 120 25 100 20 80 15 Ne 60 10 40 20 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 ne TÍNH VẬN TỐC DI CHUYỂN CỦA Ơ TÔ V= π ne r bλ 60 i hi i o i p [m/s] Trong đó: r bλ : bán kính làm việc trung bình d r bλ =r o λ=λ( B+ ) [m] λ=0 , 950 h ệ s ố k ể đế n s ự bλi ế n d ng cλ ủ aλ lố p B : bề rộng lốp.-Dựa thông số kỹ thuật có B=0,225 [m] d: đường kính vành bánh d= 17 [inch]=0,4318 [m] i hi: tỷ số truyền hộp số ứng với tay số i Tỷ số truyền 4,32 Tỷ số truyền 2,46 Tỷ số truyền 1,66 Tỷ số truyền 1,23 Tỷ số truyền 1,00 Tỷ số truyền 0,85 Số lùi 3,94 i o:tỷ số truyền truyền lực Ne (kW) Me (kG.m) Bài tập lý thuyết ô tô Nguyễn Tuấn Anh i 0= GVHD: Lưu Đức Lịch SVTH: π r bλ nemaλx 60 i hn i p V maλx Trong i h n=0, 85 t ỷ s ố truy ề n cλ ủ aλ h ộ p s ố s ố truy ề n cλaλo nh ấ t i p=1 tỷ số truyền hộp số phụ :số vòng quay lớn ứng với vận tốc lớn ô tô nemax=0,9.6400=5760 [vg/ph] n emaλx= λ nN n N : số vòng/phút động ứng với công suất cực đại.ộng ứng với công suất cực động ứng với công suất cực đại.ại Vmax=216 [km/h]= 60 [m/s] i p: tỷ số truyền cấp số truyền phụ =1  i 0=4,95 Bảng 1: giá trị vận tốc ô tô ứng với cấp số n V1 [km/ (v/ph) h] 650 4,8 V2[km/ V3 [km/ V4 [km/ V5 [km/ V6 [km/ V7 [km/ h] h] h] h] h] h] 8,42 12,48 16,85 20,72 24,38 5,26 1350 9,96 17,49 25,93 34,99 43,04 50,63 10,92 2050 15,1 26,57 39,37 53,13 65,35 76,89 16,59 20,2 35,64 52,81 71,28 87,67 103,14 22,25 26,5 46,65 69,14 93,31 114,77 135,02 29,13 31,7 55,72 82,58 111,45 137,08 161,27 34,79 36,9 64,8 96,02 129,59 159,4 187,53 40,46 42,0 73,87 109,47 147,73 181,71 213,78 46,12 47,2 82,94 122,91 165,88 204,03 240,03 51,78 2750 3600 4300 5000 5700 6400 3 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CỦA Ơ TƠ  Cơng suất động phát sau tiêu tốn phần ma sát hệ thống truyền lực, phần lại dung để khắc phục lực cản lăn, lực cản không khí, lực cản dốc, lực cản quán tính Biểu thức cân công suất phát động dạng công suất cản kể gọi phương trình cân cơng suất tơ chúng chuyển động  Phương trình cân cơng suất tổng quát Ne = Nf  Ni + Nw  Nj + Nr Ne : Công suất phát động Nf : Công suất tiêu hao để thắng lực cản đường Nf = G.f.v.cosα α : góc dốc mặt đường f ; hệ số cản lăn v : vận tốc ô tô.[m/s] G : trọng lượng ô tô.[N] Ni : Công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc Ni = G.v.sinα Nw : Công suất tiêu hao để thắng lực cản gió Nw =( W.v3)/13 W : nhân tố cản khơng khí Nj : Cơng suất tiêu hao để thắng lực cản qn tính G Nj = g v j δ i G/g =m : khối lượng ô tô g : gia tốc trọng trường j : gia tốc ô tô δ : hệ số kể đến cảnh hưởng khối lượng quay chi tiết động Nr : Công suất tiêu hao cho ma sát hệ thống truyền lực Cũng biểu thị cân công suất bánh xe chủ động sau Nk = Ne – Nr = ƞt Ne Ƞt : Hiệu suất hệ thống truyền lực Nk : Công suất phát động bánh xe chủ động  Trong điều kiện đường xe chạy ổn định, đường không kéo móoc Ne = Nr + Nf + Nw = ƞ ( Nf + Nw ) t Trong : Nf =f.G.v : công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn Công suất tiêu hao cản đường NΨ = Nf± Ni ta xét đường nên Ni = NΨ = Nf Nw=W.v3 : cơng suất tiêu hao để thắng lực cản khơng khí Nf + Nw = ( G.f +(W.v2 )/13).v.10-3 [kw] Bài tập lý thuyết ô tô Nguyễn Tuấn Anh GVHD: Lưu Đức Lịch V7 [km/h] 5,26 Pk7 [kg] Pw7 [kg] 790,82 0,01 10,92 865,75 16,59 f7 SVTH: Pf7 [kg] (Pw7+Pf7) [kg] 0,018 36,45 36,46 0,06 0,018 36,45 36,51 889,13 0,16 0,018 36,45 36,61 22,25 900,83 0,28 0,018 36,45 36,73 29,13 909,05 0,49 0,018 36,45 36,94 34,79 891,30 0,70 0,018 36,45 37,15 40,46 850,59 0,95 0,018 36,45 37,40 46,12 803,81 1,24 0,018 36,45 37,69 51,78 730,19 1,56 0,018 36,45 38,010 Hình 3: Đồ thị cân lực kéo ô tô chuyển động ổn định đường không kéo mooc 1200 1000 Pk1 800 600 400 200 Pth 0 50 100 150 Pw+NwPf 200 250 Phân tích biểu đồ: Trên trục tung ta đặt giá trị lực kéo tiếp tuyến ứng với cấp số, trục hoành ta đặt giá trị vận tốc chuyển động tơ 300 Hình dạng đường cong lực kéo tiếp tuyến giống hình dạng đường cong moomen xốn động Me bới vì: Pk = M k M e i hi i o i p ηt = r bλ r bλ Đường cong Pw+Pf đường cong tổng cộng cản đường cản gió Đường cong tổng cộng cắt đường lực kéo tiếp tuyến Pk6 A, chiếu xuống trục hoành ta vận tốc cực đại ô tô ứng với loại đường xét(đường bằng) Phần tung độ nằm đường cong Pw+NwPf phần lực tiêu hao để thắng lực cản đường cản gió gây (P th) Tương ứng với vận tốc ô tô tung độ nằm đường cong lực kéo tiếp tuyến Pk đường cong cản tổng hợp P w+Pf lực kéo dư ô tô nhằm tăng tốc khắc phục độ dốc tăng lên Tại điểm A giao điểm đường cong lực kéo tiếp tuyến Pk cấp số truyền cao ( số 6) đường cong cản tổng hợp( Pw+Pf) loại đường cho, ô tô khơng cịn khả tăng tốc khắc phục dốc cao NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC [D]: Đồ thị nhân tố động lực học ô tô ô tô đầy tải D= M e i hi i o i p ηt K F V (P k −P) − = r bλ 130 G G ( ) Qua biểu ta nhận thấy trị số nhân tố động lực học D phụ thuộc vào thông số kết cấu ô tơ xác định cho loại ô tô cụ thể Khi ô tô chuyển động số thấp ( tỉ số truyền hộp số lớn) nhân tố động lực học lớn so với nhân tố động lực học D ô tô chuyển động số cao ( tỉ số truyền hộp số nhỏ lực kéo tiếp tuyến số truyền thấp lớn lực cản không khí nhỏ số truyền cao Tay số f1 V1 [km/h] D1 0,018 4,8 0,4282 0,018 9,96 0,4687 0,018 15,13 0,4814 0,018 20,29 0,4876 0,018 26,57 0,492 0,018 31,73 0,4823 Bài tập lý thuyết ô tô Nguyễn Tuấn Anh GVHD: Lưu Đức Lịch 0,018 0,018 0,018 f2 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,0243 f3 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,0243 0,0265 0,0291 0,0319 f4 0,018 0,018 0,018 0,018 0,026 0,0295 0,0335 0,0381 0,0434 36,9 42,06 47,23 Tay số V2 [km/h] 8,42 17,49 26,57 35,64 46,65 55,72 64,8 73,87 82,94 Tay số V3 [km/h] 12,48 25,93 39,37 52,81 69,14 82,58 96,02 109,47 122,91 Tay số V4 [km/h] 16,85 34,99 53,13 71,28 93,31 111,45 129,59 147,73 165,88 0,4602 0,4347 0,3947 D2 0,2438 0,2668 0,2739 0,2774 0,2797 0,2739 0,261 0,2463 0,2231 D3 0,1645 0,1799 0,1845 0,1866 0,1878 0,1835 0,1743 0,1638 0,1476 D4 0,1218 0,1331 0,1363 0,1374 0,1376 0,1338 0,1263 0,1176 0,1046 SVTH: f5 0,018 0,018 0,018 0,0251 0,0302 0,0353 0,0415 0,0485 0,0564 f6 0,018 0,018 0,018 0,0278 0,0348 0,042 0,0505 0,0602 0,0612 f7 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 Tay số V5 [km/h] 20,72 43,04 65,35 87,67 114,77 137,08 159,4 181,71 204,03 Tay số V6 [km/h] 24,38 50,63 76,89 103,14 135,02 161,27 187,53 213,78 240,03 Tay số lùi V7 [km/h] 5,26 10,92 16,59 22,25 29,13 34,79 40,46 46,12 51,78 D5 0,099 0,108 0,1102 0,1107 0,1101 0,1063 0,0993 0,0912 0,0795 D6 0,0841 0,0915 0,093 0,0929 0,0916 0,0874 0,0805 0,0724 0,0612 D7 0,3905 0,4275 0,439 0,4447 0,4487 0,4398 0,4196 0,3963 0,3598