Thông số cho trước và thông số chọn
Thông số cho trước
Thông số cho trước chính là đề bài
Thông số cho trước Mẫu Đề của mỗi SV
Loại oto Ô tô du lịch Ô tô du lịch
Tốc độ cực đại: v max 0 km / ℎ3,33 m / s v max 7 km/ℎF,38 m/ s
Hệ số cản cực đại: ψmax = 0.57 ψmax = 0.57
Loại động cơ động cơ xăng không sử dụng bộ điều tốc động cơ xăng không sử dụng bộ điều tốc
Những thông số chọn và tính chọn
Phân bố tải trọng Đối với ô tô du lịch, ta sử dụng xe có 1 cầu chủ động (cầu trước).
Hệ số phân bố tải
Hệ số cản lăn
Chọn đường nhựa tốt – nhựa bêtông có: f0 = 0,015
Khi vận tốc: v > 80 km/h, hệ số cản của mặt đường được xác định theo công thức f = f 0 ( 1+ 1500 v 2 ) =0,015 ( 1+ 46,38 1500 2 ) =0,036
Hệ số dạng khí động học K, nhân tố cản khí động học W và diện tích cản chính diện F
Nhân tố cản khí động học : W = K.F
Hệ số dạng khí động học K được tra theo bảng tài liệu lý thuyết ôtô máy kéo. Chọn: K = 0,35 (Ns 2 /m 4 )
Diện tích cản chính diện: F=0,8 B 0 H
Trong đó: B 0 : Chiều rộng cơ sở của oto (m)
H: Chiều cao toàn bộ của oto (m) Tham khảo các xe, ta chọn:
Hiệu suất của hệ thống truyền lực
Đối với ôtô du lịch, ta chọn: ƞt = 0,93
Tính chọn lớp xe
Ở cả cầu trước và cầu sau đều là bánh đơn, mỗi cầu 2 bánh
Trọng lượng đặt lên cầu trước và các bánh xe trước:
Trọng lượng đặt lên cầu sau và các bánh xe sau:
Ta chọn lốp xe theo tải trọng và tốc độ xe Chọn cỡ lốp trước và lốp sau theo tiêu chuẩnmã hóa IOS: 165/65R15 4310
Các thông số hình học của bánh xe: ¿> d 25,4=3 81(mm)
Trong đó : d: Đường kính vành bánh xe (mm)
H: Độ cao của thành lốp xe (mm) r0: Bán kính thiết kế của bánh xe (mm) rb: Bán kính động học cua bánh xe (m) λ: Hệ số biến kể đến dạng lốp (áp suất thấp λ - 0,93÷0,935) ta chọn λ = 0,935
Tính chọn động cơ và xây dựng đường đặt tính ngoài của động cơ
Xác định động cơ theo chế độ vmax của ôtô
Trong đó ղt: Hiệu suất truyền lực
K: Hệ số cản khí động học (Ns 2 /m 4 )
F: Diện tích cản chính diện (m 2 )
G: Trọng lượng toàn bộ của xe (N) f: Hệ số cản lăn vmax: Tốc độ cực đại của xe (m/s)
Xây dựng đường đặt tính 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: g e=f(ne)
- Đặt , với động cơ xăng không giới hạn tốc độ có (λ - 1,1 ÷ 1,2)
Chọn λ=1,1 (đối với động cơ xăng)
2.2.1 Điểm có tọa độ với vận tốc cực đại của oto
Số vòng quay động cơ ứng với vận tốc cực đại của oto, đối với động cơ không hạn chế số vòng quay n v =n max n v T50 (có thể chọn từ 5.000-5.500) Điểm có tọa độ ứng với công suất cực đại của ôtô
Gọi nN là số vòng quay ứng với thời điểm công suất cực đại Nemax của ôtô: n N = n v λ = 5450
Chọn λ =1,1 (động cơ xăng không hạn chế tốc độ)
Công suất cực đại của ô tô:
2.2.2 Điểm có số vòng quay chạy không tải của động cơ: chọn bằng 800 vg/ph.
2.2.3 Xây dựng đường đặc tính ngoài lý tưởng cho động cơ
- Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thứcLedeman)
Với: M e = 1, 10 047 4 N n e e , ( Nm) M e = 1, 10 047 4 22 991 , 55 !7 , 33 2.2.4 Lập bảng và đồ thị đặc tính ngoài của động cơ
N e(tt) 0% N e(đc)0%.22,35&,82 ωe/ωN ne(vg/ph) K ωe
Bảng 1 Thông số đặc tính ngoài của động cơ
0 20 40 60 80 100 120 ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ 140
Me Ne(đc) Ne(tt)
Tốc độ động cơ (vòng/phút)
Cô ng su ất độ ng cơ (k W M ô m en độ ng cơ (N m )
Tính chọn tỷ số truyền cho cầu chủ động
Do chọn xe không có hộp số phụ nên i pc =1 , tỷ số truyền của truyền lực chính tính theo công thức i o = 60 2 i π r bx n v t
60.0,85.1,176.46,38 = 3,42 Ở đây: i ℎ t : tỷ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất, nếu hộp số có chỉ số truyền cao nhất là số truyền thẳng thì i ℎ t =1, nếu hộp số có chỉ số truyền cao nhất là số truyền tăng thì ( i ℎ t < ¿ 1 ) thì ta lấy số truyền tăng, ta chọn i ℎ t = 0,85 i pc : Tỷ số truyền của hộp số phụ hay hộp số phân phối ở số cao, sơ bộ có thể chọn từ i pc = 1 ÷ 1,5 , ta chọn i pc =1,176 n v : số vòng quay của động cơ khi ô tô đạt tốc độ lớn nhất, n v = 5450 v max = 167 km / ℎ , tốc độ lớn nhất của ô tô ¿>i o = 3,42
Xác định tỷ số truyền của hộp số
Tỷ số truyền tay số 1
Tỷ số truyền của hộp số được xác định bắt đầu từ số 1, phải thỏa mãn hai điều kiện sau:
- Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất ở bánh xe chủ động phải thắng được lực cản tổng cộng lớn nhất của đường:
+ P kmax : lực kéo lớn nhất của động cơ
+ P Ψmax : lực cản tổng cộng của đường
Khi chuyển động ở tay số 1 thì vận tốc nhỏ nên có thể bỏ qua lực cản không khí Pω
- Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất ở bánh xe chủ động phải thỏa mãn điều kiện bám:
+ m = 1,2 : hệ số phân bố lại tải trọng cầu chủ động
+ ϕ = 0,8 : hệ số bám của mặt đường (đường tốt)
+ Gϕ : tải trọng tác dụng lên cầu chủ động
+ rb : bán kính động học của xe
Từ hai điều kiện, ta có: ѱ max G ≤ P kmax ≤ m G φ φ ѱ max G r b
Tỷ số truyền các tay số trung gian
Ta chọn hộp số có 4 số tới, 1 số lùi, tỉ số truyền phân bố theo cấp số điều hoà: + Hằng số điều hòa: a= i ℎ1 −1
(4 − 1) 2,56= 0,2 + Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo “cấp số nhân”
- Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:
+Tỷ số truyền của tay số 2: i ℎ2 = i ℎ1
+Tỷ số truyền của tay số 3: i ℎ3 = i ℎ1
+Tỷ số truyền của tay số 4: i ℎ4 = i ℎ1
Tỷ số truyền số lùi
- Tỷ số truyền của tay số lùi: i ℎ l =¿ 1,3) i ℎ l =1,25 2,56=3,2
Đồ thị cân bằng lực kéo
Phương trình lực kéo tổng quát
P i =G sinα (N): lực cản lên dốc
P j = j δ i G /¿g(N) lực cản quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định
P i =G sin α (N): lực cản lên dốc
P j = j.δ i G g (N): lực cản quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định
Vận tốc ứng với mỗi tay số: V i = 2 π r bx n e
Lập bảng tính Pk theo công thức (7),(8) với từng tỉ số truyền
Me (Nm) ne(vg/ph) Vh1 Pk1 Pf1 Pω1 Pf1+Pω1 Pd1
Me (Nm) ne(vg/ph) Vh2 Pk2 Pf2 Pω2 Pf2+Pω2 Pd2
Me (Nm) ne(vg/ph) Vh3 Pk3 Pf3 Pω3 Pf3+Pω3 Pd3
Me (Nm) ne(vg/ph) Vh4 Pk4 Pf4 Pω4 Pf4+Pω4 Pd4
8000 ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO
Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pf4 Pf4+Pω4
- Phương trình cân bằng lực cản Pc :
Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió:
Bảng 12 Tính số liệu Pc, Pϕ
Tổng lực kéo của ô tô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:
+ mk1 = 1,2 : hệ số phân bố lại tải trọng cầu chủ động
+ ϕ = 0,8 : hệ số bám của mặt đường (đường tốt)
+ z1 : tải trọng tác dụng lên cầu chủ động (z1=G1)
Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của oto
Xác định công suất cực đại và đồ thị đặc tính ngoài của động cơ, ta có:
Phương trình cân bằng công suất:
Ne = Nt + Nf + Ni ± Nω ± Nj
Ne: Công suất do động cơ phát ra
Nt: Công suất tổn hao do ma sát trong hệ thống truyền lực
Nf: Công suất tiêu hao cho cản lăn
Ni: Công suất tiêu hao cho lực cản dốc
Nj: Công suất tiêu hao cho lực cản tăng tốc
Nm: Công suất cản ở moóc kéo
Np: Công suất truyền cho các thiết bị phụ Được triển khai như sau:
- Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ 1 được xác định theo công thức:
Me (Nm) ne(vg/ph) Vh1 Ne1 Nf1 Nw1 Nf1+Nw1 Nd1 Nt Nk1
Me (Nm) ne(vg/ph) Vh2 Ne2 Nf2 Nw2 Nf2+Nw2 Nd2 Nt Nk2
Me (Nm) ne(vg/ph) Vh3 Ne3 Nf3 Nw3 Nf3+Nw3 Nd3 Nt Nk3
Me (Nm) ne(vg/ph) Vh4 Ne4 Nf4 Nw4 Nf4+Nw4 Nd4 Nt Nk4
Bảng 13 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô
120 ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SỨC
Ne1 Ne2 Ne3 Ne4 Nc Nk1 Nk2 Nk3 Nk4
Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị theo bảng trên:
- Xét ô tô chuyển động trên đường bằng:
Bảng 14 Tính công suất của ô tô ứng với mỗi tay số
Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học
Nhân tố động lực học
- Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến Pk và lực cản không khí Pω với trọng lượng toàn bộ của ô tô Tỷ số này được ký hiệu là “D” Nhân tố động lực học theo điều kiện bám được tính theo công thức sau:
- Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tối độ chuyển động v của ô tô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính ngoài, D = f(v)
- Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:
- Nhân tố động học theo điều kiện bám được xác định như sau:
Bảng 15 Bảng nhân tố động lực học ứng với từng tay số
Bảng 7 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám
Bảng 16 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám
- Dựa vào kết quả bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động học của ô tô
0.6 ĐỒ THỊ NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC
N hâ n tố đ ộn g lự c h ọc
Hình 5 Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô
Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi
Ta có các tải trọng:
Gx N Trọng lượng toàn bộ ứng với tải mới
Bảng 17 Tải trọng thay đổi
- Lập bảng nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi:
Tình trạng tải Gtx/G Gtx
Bảng 18 Giá trị nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi
1.00 Đồ thị tia nhân tố động lực học
Bảng 19: Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi
Xây dựng đồ thị đặc tính tăng tốc
Đồ thị gia tốc của ô tô
- Gia tốc của ô tô khi chuyển động không ổn định được tính như sau: j i =( D i −ψ ) δ g
+ Di : giá trị nhân tố động lực học ở tay số thứ i tương ứng với tốc độ vi đã biết từ đồ thị D=f(v)
+ f : hệ số cản lăn của đường
+ Ji : gia tốc của ô tô ở tay số thứ i
+ δi : là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay(với δj 1,05+0,05.ihi 2)
- Lập bảng hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng truyền động quay
Bảng 20 Bảng hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyền động quay
- Bảng giá trị gia tốc của ô tô khi chuyển động ứng với từng tay số và nhân tố động lực học
Bảng 20 Giá trị gia tốc ứng với từng tay số
4 ĐỒ THỊ GIA TỐC CỦA Ô TÔ
Hình 6 Đồ thị gia tốc của ô tô
- Lập bảng gia tốc ngược:
Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4
Bảng 21 Giá trị 1/j ứng với từng tay số
1.80 Đồ thị gia tốc ngược
Hình 7 Đồ thị gia tốc ngược của ô tô
Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô
Xác định giá trị Vmax ứng với từng tay số:
- Xác định Vmax theo phương pháp giải tích:
Từ đồ thị 1/j ta có thể tìm được các giao điểm bằng việc tính vận tốc tại thời điểm chuyển số (Vmax)
Ta có: tại vị trí Vmax1
Từ (1),(2),(3) ta có phương trình giao điểm sau:
- Thay số vào phương trình ta được:
- Tính toán tương tự cho các lần chuyển số tiếp theo ta có các vận tốc lần lượt như sau:
8.2.1 Thời gian tăng tốc của ô tô
Thời gian tăng tốc của ô tô từ v1 đến v2:
Gia tốc trung bình: jtb = 0,5.(ji1 + ji2)
Thời gian tăng tốc của ô tô từ v1 đến v2 ứng với gia tốc đầu ji1 và gia tốc cuối ji2 trong khoảng đó
- Có xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyền số
+ Sự mất mát về tốc độ khi chuyền số sẽ phụ thuộc vào trình độ người lái, kết cấu của hộp số và loại động cơ đặt trên ô tô
+Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyền số 0,5s đến 2s
(với người lái có trình độ kém thì thời gian chuyền số có thể cao hơn từ 25 ÷ 40%)
- Tính toán sự mất mát tốc độ trong thời gian chuyển số ( giả thiết: người lái xe có trình độ thấp và thời gian chuyền số giữa các tay số là khác nhau):
+ f : hệ số cản lăn của đường ( )
8.2.2 Quãng đường tăng tốc của ô tô
- Quãng đường tăng tốc của ô tô v1 đến v2
Ta có: Si = Fsi với Fsi phần diện tích giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t = t1 ; t = t2 và trục tung đồ thị thời gian tăng tốc
→ Quãng đường tăng tốc từ Vmin ÷ Vmax:
- Quãng đường xe đi được trong mỗi khoảng là:
- Quãng đường tổng cộng của ô tô từ tốc độ cực tiểu đến tốc độ cực đại là:
- Quãng đường xe đi được trong thời gian chuyển số: sci = (vi - 4,73.t1.ψ).t1
- Lập bảng thời gian tăng tốc của ô tô: Độ giảm vận tốc khi sang số δj Δt(s) Δv(m/s) Vmax(m/s) số 1 → số 2 1.38 Δt=1(s)
Bảng 22 Độ giảm vận tốc khi sang số Độ giảm vận tốc khi sang số
Bảng 23 Độ giảm vận tốc khi sang số