BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ đề tài Tính toán sức kéo ô tô

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 con 1 cầu Tải trọng/Số chỗ ngồi: 5 Vận tốc chuyển động cực đại: 210 Km/h Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: max = 0.35 Xe: Mazda 6 2.0L 4x2 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang Lớp: Kỹ thuật ô tô 4 – K61 Người hướng dẫn: GV Đào Mạnh Hùng Hà Nội Mục lụ Mục lục 1 Lời Nói Đầu 2 CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 3 1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe 3 1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn: 4 1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô .5 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO .7 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 7 2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 11 2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính 11 2.2.2, Tỷ số truyền của hộp số 11 2.3.Xây dựng đồ thị .14 2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô 14 2.3.2.Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô 16 2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 18 2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 20 2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc 22 2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược 23 2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 24 2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 26 2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc .29 KẾT LUẬN 30 Lời Nói Đi Nói Đầuu Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơ khí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định và hiệu quả trong quá trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , cơ động, êm dịu… Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô để vận dụng để tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ôtô cụ thể Qua đó, biết được một số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi kéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương : - CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ - CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Đào Mạnh Hùng - Bộ môn cơ khí ôtô – Đại học Giao Thông Vận Tải Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Quang CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 1.1 Xác định các nh các kích thước cơ bảc cơ bản củ bản của xn của xe.a xe – Ba hình chiếu của xe Mazda 6 – Các kích thước cơ bảc cơ bản: bản:n: Ký hiệu Kích thước Đơn vị L0 4865 mm Thông số B0 1840 mm Chiều dài toàn bộ H0 1450 mm Chiều rộng toàn bộ L 2830 mm Chiều cao toàn bộ B1 1595 mm Chiều dài cơ sở B2 1605 mm Vết bánh trước H1 165 mm Vết bánh sau γ1 15 Độ Khoảng sáng gầm xe γ2 21 Độ Góc thoát trước Vmax 210 km/h Góc thoát sau Vận tốc tối đa 1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn: a) Thông số theo thiết kế phác thảo: – Loại động cơ: động cơ xăng, 4 xylanh thẳng hàng; dual VVT-i – Dung tích công tác: Vc = 1998 (cc) – Công suất tối đa: Pmax = 154 (mã lực) = 115 (kW) – nN = 6000 (vòng/ phút) – Mômen xoắn tối đa: Mmax = 200 (N.m) – Vận tốc lớn nhất: vmax = 210 (km/h) = 58,33 (m/s) – Hệ thống truyền lực: + Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động + Hộp số tự động 6 cấp b) Thông số chọn: – Trọng lượng bản thân: 1520 kg – Trọng lượng hành khách: 60 kg/người – Trọng lượng hành lí: 20 kg/người – Hiệu suất truyền lực: ηtl=0,9 – Hệ số cản không khí: K=0,25 – Hệ số cản lăn khi V 55:t ỷ l ệ HB (¿ % ) 17 : Đườ ng k í n h trong c ủ a l ố p (inc h) ⇒ HB =55 % ⇒ H =225∗55 %=123,75 (mm )  Bán kính thiết kế của bánh xe: r0 = 123,75 + 172 25,4 = 339,65 (mm) = 0,34 (m)  Bán kính động học và bán kính động lực học của 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¿0,34 = 0,32 (m) - Diện tích cản chính diện: F = 0,78.B0.H0 = 0,78.1,840.1,450= 2,08 (m2) - Công thức bánh xe: 4x2 1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô - Xe Mazda 6 (5 chỗ): + Tự trọng (trọng lượng bản thân): G0 = 1520 (kG) + Tải trọng (hàng hoá, hành lý, ): Gh = 20 (kG) → Trọng lượnng lượng: ng: + G0 – tự trọng G = G0 + n.(A + Gh) + n – số người (n = 5) + A – khối lượng người + Gh – khối lượng hành lý  G = 1520 +5.(60 + 20) = 2000 (kG) - Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 2000 (kG)=20000 (N) - Phân bố trọng lượng: xe con tải trọng tác dụng lên cầu trước (G1) chiếm từ 55% ÷ 65% - Chọn G1 = 60%G  G1 = 60% 2000 = 1200 (kG)=12000 (N)  G2 = (1 – 60%).2000 = 800 (kG)=8000 (N) - Vậy G1 = 12000 (N); G2 = 8000 (N) CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ - Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của các đại lượng công suất, mômen và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ Các đường đặc tính này gồm: + Đường công suất: Ne = f(ne) + Đường mômen xoắn : Me = f(ne) + Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : ge = f(ne) [ ( ) ( ) ( ) ] - N n e = (Ne)max a e +b ne 2−c ne 3nNnNnN (CT 1-3 GT ) (1) - Đặt λ = ne với động cơ xăng không hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,2) nN Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ xăng) → (Ne)max = ne( ) ( ) ( ) 2 3 Nev Nevne ne = (2) a +b −c 2a λ+b λ −c λ 3 nN nN nN + Động cơ xăng : a = b = c =1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm) + vmax = 210 (km/ h)  vmax = 210 1000 3600 = 58,33 (m/s) + Nev = 1ƞtl [G f vmax+ K F ( vmax)3] (CT 3-5 , tr 102)  G = 2000 (kG) =20000 (N)  vmax = 58,33 (m/s) > 22 (m/s) Vậy hệ số cản lăn f được tính: f =f 0∗( 1+ K V max2) = f =0,015+7 10−6 58,332 = 0,039  K – hệ số cản khí động học ( chọn K = 0,25)  F: diện tích cản chính diện :  Hiệu suất truyền lực: ƞtl = 0,9 (tr 15)  Hệ số cản tổng cộng của đường: ψmax = 0,35 → N 1 ev = ×[ 20000× 0,039× 58,33+0,25 ×2,08 ×(58,33 )3 ]=¿ 165219,22 (W) 0,9  Nev = 165,22(KW) - Vậy công suất động cơ của theo điều kiện cản chuyển động: Nev = 165,22 (kW) - Công suất cực đại của động cơ: (2) → Nemax = 168,76 (kW) - Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài: + Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức ledeman) (1) → Ne = (Ne)max [a λ+ b λ2−c λ3] (kW) Trong đó : - Ne max và nN – công suất cực đại của động cơ và số vòng quay tương ứng - N e và ne : công suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính + Tính mômen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác nhau : Me = 9550 N e [kW ] (N.m) ne [v / p] + Lập bảng: - Các thông số nN; Ne ; Me đã có công thức tính - Cho λ = ne với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1,1 nN - Kết quả tính được ghi ở bảng: Bảng 1:Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ λ ne (v/f) Me (N.m) Ne (kW) 0.10 600 292,78 18,39 0.20 1200 311,59 39.15 0.30 1800 325,02 61,26 0.40 2400 333,08 83,71 0.50 3000 335,76 105,47 0.60 3600 333,08 125,56 0.70 4200 325,02 142,94 0.80 4800 311,59 156,61 0.90 5400 292,78 165,55 1.00 6000 268,61 168,76 1.10 6600 239,06 165,21 Sau khi tính toán và xử lí số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngoài với Công suất Ne(kW) và Mômen xoắn Me(N.m): 520 13.79 1.87 2.21 2.61 3.08 3.64 4.29 12.41 26.41 1040 29.35 3.75 4.42 5.22 6.16 7.27 8.59 41.32 56.46 1560 45.91 5.62 6.64 7.83 9.24 10.91 12.88 71.15 84.70 2080 62.74 7.50 8.85 10.44 12.33 14.55 17.17 96.42 105.64 2600 79.05 9.37 11.06 13.06 15.41 18.19 21.46 111.68 113.84 3120 94.11 11.25 13.27 15.67 18.49 21.82 25.76 111.45 3640 107.13 13.12 15.49 18.28 21.57 25.46 30.05 47.22 86.51 4160 117.38 14.99 17.70 20.89 24.65 29.10 34.34 4680 124.08 16.87 19.91 23.50 27.73 32.73 38.63 5200 126.49 18.74 22.12 26.11 30.82 36.37 42.93 5720 123.83 20.62 24.33 28.72 33.90 40.01 47.22 Bảng 4 Công suất của ô tô Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị ∑ N c theo bảng trên: – Xét ôtô chuyển động trên đường bằng: ∑ N c = Nf + Nw  ∑ N c = G.f.v +K.F.v3 (CT 1-61,tr 57) – Lập bảng tính ∑ N c V(m/s) 0 20.62 24.33 28.72 33.90 40.01 Nc(kW) 0 13.08 18.13 25.84 37.79 56.59 Bảng 5 Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số 120.00 Đồ thị câ thị cân bằ cân bằng côngng công suất của ôt của ôtôa ôtô 100.00 Nk1 80.00 Nk2 Nk3 kW 60.00 Nk4 40.00 Nk5 Nk6 20.00 Nc 0.00 m/s Hình 3 Đồ thị cân bằng công suất của ôtô 2.3.3 Đồ thị câ thị cân bằ nhân tố động l động lực ng lực học.c học.c - Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến Pk và lực cản không khí Pw với trọng lượng toàn bộ của ôtô Tỷ số này được ký hiệu là “D” D = Pk−Pw = Pi+ P j+ Pf = G ( f + i)+ Gg j δ j = f + i + j δ j (CT 1-56,tr55) GG G g -Xây dựng đồ thị Di = 1G ( Me i0 ihi r ŋ bx tl-KFv²) (CT 1-57,tr55) vi = 2 π ne rbx 60 i0 ihi - Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc độ chuyển động v của ôtô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính tốc độ ngoài, D = f(v) - Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số: ne(v/ Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Tay số 5 Tay số 6 Me(N.m f) V6 D6 ) 520 V1 D1 V2 D2 V3 D3 V4 D4 V5 D5 4.29 0.12 8.59 0.13 253.21 1040 1.87 0.28 2.21 0.24 2.61 0.20 3.08 0.17 3.64 0.14 12.88 0.13 269.47 1560 3.75 0.30 4.42 0.25 5.22 0.21 6.16 0.18 7.27 0.15 17.17 0.13 281.08 2080 5.62 0.31 6.64 0.26 7.83 0.22 9.24 0.19 10.91 0.16 21.46 0.13 288.05 2600 7.50 0.32 8.85 0.27 10.44 0.22 12.33 0.19 14.55 0.16 25.76 0.12 290.37 3120 9.37 0.32 11.06 0.27 13.06 0.22 15.41 0.19 18.19 0.16 30.05 0.11 288.05 3640 11.25 0.31 13.27 0.26 15.67 0.22 18.49 0.18 21.82 0.15 281.08 13.12 0.30 15.49 0.26 18.28 0.21 21.57 0.18 25.46 0.14