Tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe gaz 24

Đồ Án Lý Thuyết Ô Tô Tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe gaz 24 Sau khi học xong giáo trình Lý thuyết ô tô chúng em được thầy giáo bộ môn giao đồ án môn học , vì bước đầu làm quen với việc tính toán thiết kế ô tô nên không thể tránh khỏi những bỡ ngỡ và khó khăn . Nhưng nhờ có sự quan tâm và hướng dẫn tận tình của thầy nên em đã có gắng hết sức hoàn thành đồ án môn học trong thời gian được giao . Đồ án này là một điều kiện rất tốt cho chúng em xâu chuỗi kiến thức đã được học tại trường , bước đầu đi sát vào thực tế , làm quen với công việc tính toán thiết kế ô tô , nắm được phương pháp tính toán thiết kế ô tô

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

MỤC LỤC 2

MỞ ĐẦU 4

Thông số xe 5

I Đường đặc tính tốc độ của động cơ 6

1 Khái niệm 6

2 Công thức tính 6

3 Kết quả tính và đồ thị 7

4 Ứng dụng 7

IV Đồ thị cân bằng công suất của ô tô 8

1 Khái niệm 8

2 Công thức tính 8

3 Kết quả tính và đồ thị 10

4 Ứng dụng 11

II Đồ thị cân bằng lực kéo 11

1 Khái niệm 11

2 Công thức tính 11

3 Kết quả tính 12

4 Ứng dụng 14

III Đồ thị nhân tố động lực học 14

1 Khái niệm 14

2 Công thức tính: 14

3 Nhân tố động lực học ô tô ứng vói trọng lượng bất kì 15

4 Kết quả tính 16

5 Ứng dụng 17

V Đồ thị gia tốc 17

1 Khái niệm 17

2 Công thức tính 18

3 Bảng số liệu và đồ thị 18

4 Ứng dụng 19

VI Đồ thị gia tốc ngược 19

1 Khái niệm 19

2 Công thức tính 19

3 Bảng số liệu và đồ thị 20

4 Ứng dụng 21

VII Xác định thời gian của ôtô 21

1 Xác định thời gian tăng tốc 21

2 Thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc của ôtô có xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyển số 22

3 Bảng số liệu và đồ thị 22

VIII Quãng đường tăng tốc của ô tô 24

1 Quãng đường tăng tốc 24

2 Bảng số liệu và đồ thị 25

KẾT LUẬN 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

MỞ ĐẦU

Trong thời đại đất đang trên con đường Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa , từngbước phát triển đất nước Trong xu thế thời đại khoa học kỹ thuật của thế giớingày càng phát triển Để hòa chung với sự phát triển đó đất nước ta đã có chủtrương phát triển một số nghành mũi nhọn , trong đó có nghành Cơ Khí ĐộngLực Để thực hiện được chủ trương đó đòi hỏi đất nước phải có một đội ngũ cán

bộ , công nhân kỹ thuật có trình độ tay nghề cao

Nắm bắt điều đó trường Đại học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải khôngngừng phát triển và nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ , công nhân có taynghề cao và số lượng đông đảo

Sau khi học xong giáo trình “ Lý thuyết ô tô ” chúng em được thầy giáo bộmôn giao đồ án môn học , vì bước đầu làm quen với việc tính toán thiết kế ô tô nênkhông thể tránh khỏi những bỡ ngỡ và khó khăn Nhưng nhờ có sự quan tâm vàhướng dẫn tận tình của thầy nên em đã có gắng hết sức hoàn thành đồ án môn họctrong thời gian được giao Đồ án này là một điều kiện rất tốt cho chúng em xâuchuỗi kiến thức đã được học tại trường , bước đầu đi sát vào thực tế , làm quen vớicông việc tính toán thiết kế ô tô , nắm được phương pháp tính toán thiết kế ô tô

Để hoàn thành tốt , khắc phục những hạn chế và thiếu sót chúng em rất mongđược sự đóng góp ý kiến , sự giúp đỡ của Thầy và các bạn để sau này ra trường bắttay vào công việc , quá trình công tác chúng em được hoàn thành một cách tốt nhất

Sinh viên thực hiện

Thông s xe ố xe

Khối lượng toàn bộ

Hiệu suất của hệ thống

truyền lực

Hệ số cản lăn ứng với v ≤

Hệ số cản không khí của

I.Đ ường đặc tính tốc độ của động cơ ng đ c tính t c đ c a đ ng c ặc tính tốc độ của động cơ ốc độ của động cơ ộ của động cơ ủa động cơ ộ của động cơ ơ

1.1 Khái ni m ệm

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 ; mô men và suất tiêu hao nhiên liệu củađộng cơ theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ Các đường đặc tính này gồm :

- Đường công suất Ne = f(ne)

- Đường mô men xoắn Me = f(ne)

- Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ge = f(ne)

Nemax , nN – Công suất có ích lớn nhất và số vòng quay ứng với công suất cực đại

a,b,c – các hệ số thực nghiệm ứng với loại động cơ

0 10 20 30 40 50 60 70

ĐỒ THỊ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI

Me (Nm) Ne(kW)

v/p

Hình 1.1 Biểu diễn đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

II.Đồ thị cân bằng lực kéo

1.4 Khái niệm

Đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô là đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa lựckéo phát ra tại bánh xe chủ động Pk và các lực cản chuyển động của ôtôphụ thuộc vào tốc độ chuyển động của ôtô Pk = f(v)

2 85.778 407.04222

5622.12 4 14.712 321.2642 146.694 467.95822 5622.124

540.854

8 694.884 1235.7388

5622.12 4 35.482

590.906

1 853.268 1444.1741

5622.12 4 38.944

646.091 3

1027.89

9 1673.9903

5622.12 4 42.405

706.392 3

1218.71

9 1925.1113

5622.12 4 45.867 771.844 1425.83 2197.6821 5622.12

1 8 4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

Pψ + Pꞷ

V(m/s) Pk

Hình 3.1 Đồ thị cân bằng lực kéoXây dựng đường công suất cản tổng cộng:

Khi v ≤ 22,2(m/s) thì Pf là một đường thẳng nằm ngang

3.5 Ứng dụng

- Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô ở các tay số

- Xác định độ dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua được ở tay số và vậntốc cho trước

- Nghiên cứu chế độ cân bằng lực ở các loại đường có f và i khác nhau

- Lựa chọn chế độ chuyển động hợp lý của ô tô trên loại đường cho trước.1.6 Ứng dụng ng d ng ụng

Sau khi xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ ta mới có cơ sở để nghiêncứu tính chất động lực học của ô tô

Xác định được vùng làm việc của động cơ công suất Ne , momen xoắn Me ứngvới số vòng quay trục khuỷu

III.Đồ thị nhân tố động lực học

4.1 Khái niệm

Đồ thi nhân tố động lực học là đồ thị biểu thị tỉ số lực kéo tiếp tuyến Pk trừ

đi lực cản không khí chia cho trọng lượng toàn bộ của ôtô

4.2 Công thức tính:

D = P k−P w

G

(4.1)Trong đó: G = Ga.10

D - nhân tố động lực học

Pk - lực kéo tiếp tuyến

Ga- khối lượng toàn tải

it - tỉ số truyền của hệ thốn truyền lực

ηt - hiệu suất của hệ thốn truyền lực chính

rb - bán kính làm việc trung bình của bánh xe

W - nhân tố cản của môi trường không khí

v - vận tốc của ôtô

Trong đó:

G X– trọng lượng mới của xe

D X− ¿ nhân tố động lực học ô tô ứng với trọng lượng mới

G - trọng lượng ô tô khi đầy tải

D - nhân tố động lực học ô tô tương ứng khi đầy tải

Dựng đồ thị tia tgα = D D

x

=G x

G (4.4) Như vậy ứng với mỗi tia trên đồ thị tương ứng với mỗi trọng lượng

Gx nào đấy được tính ra phần tram so với trọng lượng Gx của ô tô khi đầy tảiKhi G = Gx thì tgα = 1 lúc này tia tạo với trục hoành 1 góc 45 độ, α > 45 ứng với Gx > G là khu vực quá tải, khi α < 45 ứng với Gx < G là khu vực non tải

Bảng 4.1 Giá trị góc α

11o 18 ' 21o 48 ' 30 057 '

α 45o

50o 11' 54o 27 ' 58o

3 11.975

6540.588

9 0.366 6.509756 28.721 4772.387 0.265781 2100

10.1377

1 69.655

5724.649

8 0.317 15.7 167.059 4177.032 0.224673 4500

Bảng 4.3 hệ số cản ψ của xe ở tay số lớn nhất

11.25 0.018 5622.124 85.778 0.310194 0.026 14.712 0.018 5622.124 146.694

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

ĐỒ THỊ NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC

D1 D2 D3 D4 Dφ f ψ

V(m/s) D

Hình 4.1

4.4 Ứng dụng

- Tìm loại đường mà ôtô có thể hoạt động được ở một số truyền nào

đó khi biêt vận tốc chuyển động và tải trọng trên xe

- Xác định hệ số cản lớn nhất của đường mà ôtô có thể vượt qua

được Ψmax ở từng tay số truyền ứng với tải trọng đã biết

- Tìm số truyền thích hợp và tốc độ chuyển động của ôtô, khi biết sức

cản của đường và tải trọng của ôtô

- So sánh đặc tính động lực của các loại ô tô khác nhau

IV.Đồ thị cân bằng công suất của ô tô

1.7 Khái ni m ệm

Đồ thị cân bằng công suất là đồ thị biểu thi mối quan hệ giữa công suất phát

ra của động cơ và công suất cản trong quá trình chuyển động của ôtô phụthuộc với tốc độ chuyển động hoặc số vòng quay của trục khuỷu động cơ.1.8 Công th c tính ức tính

f.G cos vN

G sin vN

(KW): công suất tiêu hao cho lực cản tăng tốc

- ηt là hiệu xuất truyền lực bằng 0,93 (tra bảng )

Xây dựng đường N ki= f (v)

N ki = N ei ηt

e b t

2 n r

v (m / s) 60i





(2.2)(2.3)

Trong đó:

ne số vòng quay của động cơ

rb bán kính làm việc trung bình của bánh xe

iTL tỉ số truyền của hệ thống truyền lực

t h o

i  i i = 4,1.i h

W = K.F là nhân tố cản của không khí

F- diện tích cản chính diện ô tô : F = 1,820¿1 , 490 ≈2,711 (m2)

K- hệ số cản không khí K = 0,25 (NS / 4)

Bảng 2.2 Tổng giá trị công suất cản của không khí và đường ứng với v4

N

Hình 2.1 Đồ thị cân bằng công suất của ô tô

1.10 Ứng dụng

- Dùng để xác định trị số các thành phần của công suất cản ở các tay số khácnhau với các số truyền6 khác nhau, xác định công suất dự trữ ở các tốc độkhác nhau, ở các số truyền khác nhau

- Dựa vào công suất dự trữ kết hợp với các đồ thị cân bằng lực kéo, đồ thịnhân tố động lực học, đồ thị tăng tốc của ô tô để giải quyết bài toán vềđộng lực học và động lực học của ô tô như tìm khả năng tăng tốc, leo dốc,móc kéo của ô tô, tìm tốc độ lớn nhất của ô tô trên mỗi loại đường, tìm được

45%) thời gian lăn trơn và phanh chiếm (30÷40%) tổng thời gian chuyểnđộng của ô tô

7.54147 0.359 2.011

11.67926 8

1 1.5

2 2.5

ĐỒ THỊ GIA TỐC

J1 J2 J3 J4

V(m/s) J

- Dùng đồ thị để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô

VI.Đồ thị gia tốc ngược

4.9 Khái niệm

Thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô là những thông số quan trọng đểđánh giá chất lượng động lực học của ôtô Ta sử dụng đồ thị gia tốc của ôtô để xácđịnh thời gian tăng tốc của ôtô.

+) ti = Fi với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị 1

j = f(v); v = v1; v = v2 là trục hoành của đồ thị của gia tốc ngược

⇒Thời gian tăng tốc toàn bột i=∑

i=1

n

F i

+) n là số khoảng chia vận tốc (vmin vmax)

+) Vì tại j = 0 →1J =∞ Do đó chỉ tính tới giá trị v = 0,95.vmax =95 (m/s)

- Từ đồ thị J = f(v), dựng đồ thị 1J = f(v)

- Lập bảng tính giá trị 1J theo

o Bảng số liệu và đồ thị

Bảng 6.1 Giá trị 1/j

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

ĐỒ THỊ GIA TỐC NGƯỢC

1/j1 1/j2 1/j3 1/j4

V(m/s) 1/J

Hình 6.1: Đồ Thị Gia Tốc Ngược

4.11 Ứng dụng

Dùng để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô

5 Xác định thời gian của ôtô

5.1 Xác định thời gian tăng tốc

- Biểu thức xác định thới gian tăng tốc

+) ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2

+) ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị 1j = f(v); v = v1 ; v

= v2 và trục hoành của đồ thị gia tốc ngược

⇒Thời gian tăng tốc toàn bộ

t i=∑

i=1

n

F i

+) n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax)

+) tại j = 0 → 1j = ∞ Do đó chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax = 0,95*52=49,4 (m/s)

Ta có t = ( 1j

i + j1

i+1

¿.∆ v i.12 ; ∆ v i = v i +1−v i (s)

5.2 Thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc của ôtô có xét đến sự

mất mát tốc độ và thời gian khi chuyển số.

Đối với hệ thống truyền lực của ôtô với hộp số có cấp, thời gian chuyển từ

số thấp lên số cao có xẩy ra hiện tượng giảm vận tốc của ôtô một khoảng Dv(Hình 8) Trị số giảm vận tốc Dv có thể xác định nhờ phương trình chuyển độnglăn không trượt của ôtô máy kéo với thời gian chuyển số là t1:

Dv =

1 i

t g (m / s)

Bảng 7.2 Giá trị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

1.81030 1 5.19248

0.967286 3

4.54427 7 5.93427

1.325197 1

7.37257 5 7.54147 0.497 2.1127244 14.23526 9.14866

9 0.531 2.9388245 24.52469 10.1377

1 0.567 3.4818103 33.57576 11.1267

4.068314 2

43.2552 8 12.1158 0.695 4.718117

54.8305 7 13.1048

5 0.807 5.46089

68.8636 1

2

8.04146

3 0.532 7.46089

78.8851 6 14.1682

10.92254 9

121.293 6 15.7 0.064

11.42954 4

170.690 5

3

15.25 0.806

13.42954 4

207.822 2 22.083 1.008 19.627075 366.3688 24.47 1.152 22.205035 516.8555 26.858 1,389 1682.0465 43168.04 29.245 1.821

3341.991 4

93747.8 7 31.632 2.817

3347.526 8

101893.

7

4 31.162 1.99 3349.526 105165.

Hình 7.1 Đồ thị thời gian tăng tốc

5.4 Quãng đường tăng tốc

Sau khi đã lập được đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăngtốc t và vận tốc chuyển động của ôtô v, ta có thể xác định được quãng đườngtăng tốc của xe đi được ứng với thời gian tăng tốc

không có mối quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc

và vận tốc chuyển động của ôtô máy kéo Vì vậy, chúng ta cũng áp dụngphương pháp giải bằng đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô(hình7)

Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tương ứng với khoảng biến thiênthời gian dt, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong thời gian tăng tốc,trục tung và hai hoành độ tương ứng với độ biến thiên thời gian dt, sẽ biểu thịquãng đường tăng tốc của ôtô máy kéo Tổng cộng tất cả các diện tích này lại, tađược quãng đường tăng tốc của ôtô máy kéo từ vận tốc v1 đến v2 và xây dựngđược đồ thị quãng đường tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động

1.81030 1 5.19248

0.967286 3

4.54427 7 5.93427

1.325197 1

7.37257 5 7.54147 0.497

2.112724 4

14.2352 6 9.14866

2.938824 5

24.5246 9 10.1377

3.481810 3

33.5757 6 11.1267

4.068314 2

43.2552 8 12.1158 0.695 4.718117 54.83057 13.1048

5 0.807 5.46089 68.86361

2

12.7048

5 0.568 7.46089 96.28167 14.1682

9 0.598 8.314077

111.712 7 15.7 0.064

8.821072 1

131.735 2 15.25 0.806

10.82107 2

167.456 1 22.083 1.008

17.01860 3

317.677 8 24.47 1.152

19.59656 3

456.139 4 26.858 1

22.63051 7

580.789 6 29.245 1.821

26.46165

2 742.289 31.99710 973.943

31.162 1.99 30.86746 969.1456 38.994 5.556

60.41759 6

2119.32 8

0 500 1000 1500 2000

2500

ĐỒ THỊ QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC

S(m)

V(m/s) S(m)

Hình 8.1 Đồ thị quãng đường tăng tốc

KẾT LUẬN

Việc tính toán động lực học kéo của ô tô chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết

do tính tương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toánkhông chính xác so với thực tế Trong thực tế , việc đánh giá chất lượng kéo của ô

tô được thực hiện trên đường hoặc bệ thử chuyên dùng

TÀI LIỆU THAM KHẢO 5.4.1 Giáo trình lý thuyết ô tô của Ngô Hắc Hùng 5.4.2 Giáo trình lý thuyết ô tô máy kéo của Nguyễn Hữu Cần