Dương Anh Chưởng - Đồ Án Lý Thuyết Ô Tô - 71Dcot24.Docx

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 đẩm 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… Đồ án 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 ô tô để vận dụng để tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thông số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ô tô cụ thể. Qua đó, biết được một số thông số kỹ thuât, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc của ô tô khí 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 Đồ án môn học Lý thuyết ô tô được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy Bùi Hải Triều. Bộ môn Cơ Khí Ôtô - Đại học Công nghệ GTVT. Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng vì thời gian thiết kế và tính toán ngắn nên không thể tránh khỏi sai sót. Mong thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để em rút ra kinh nghiệm cho mình,cũng như hiểu đúng về môn học. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LOẠI XE : ZAZ968 TT Các thông số và đơn vị Giá trị 1 Mác xe ZAZ968 2 Khối lượng không tải (G0 – kg) 790 3 Khối lượng toàn tải (Ga – kg) 1110 4 Công suất Nemax (Mã lực) 40 5 Tốc độ quay nN (v/p) 4200-4400 6 Mô men Memax (KGm) 7,6 7 Tốc độ quay nM (v/p) 2700 8 Vận tốc vmax (km/h) 116 9 Số truyền Ih1 3,8 10 Số truyền Ih2 2,12 11 Số truyền Ih3 1,409 12 Số truyền Ih4 1,00 13 Số truyền Ih5 14 Truyền lực chính I0 4,125 15 Hộp số phụ Ip 16 Chiều rộng (mm) 1570 17 Chiều cao (mm) 1400 18 Ký hiệu lốp 6,15-13 19 Loại động cơ Xăng 20 Công thức bánh xe 4x2 I. Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong 1. Khái niệm - Đường đặc tính tốc độ của động cơ: là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa công suất có ích (Ne), momen xoắn có ích (Me), mức tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ (GT) và suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay trục khuỷu của động cơ (ne). - Có 2 loại đường đặc tính tốc độ của trong cơ: + Đường đặc tính cục bộ: đường đặc tính tốc độ của động cơ khi bướm ga (đối với động cơ xăng) hay đặt thanh răng của bơm cao áp (đối với động cơ diesel) ở vị trí cung cấp nhiên liệu bất kì. + Đường đặc tính ngoài của động cơ: đường đặc tính tốc độ của động cơ khi bướm ga (đối với động cơ xăng) hay đặt thanh răng của bơm cao áp (đối với động cơ diesel) ở vị trí cung cấp nhiên liệu lớn nhất. 2. Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài - Công suất có ích của động cơ : N_e = N_max.[a.n_e/n_N +b.(n_e/n_N )^2-c.(n_e/n_N )^3 ] => Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau : Trong đó : + Động cơ xăng : a = b = c = 1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm) + Nmax : công suất cực đại của động cơ, Nmax = 40 (mã lực) = 29,44 (kW) + nN : tốc độ vòng quay, nN = 4300 (v/p) + ne : số vòng quay trục khuỷu động cơ (v/p) + Ne = λ*nN = λ * 4300 Chọn : λ = 0,1 – 1,2 - Tính mômen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác nhau : M_e=(10^4.N_e)/(1,047.n_e ) (N.m)

Trường Đại học Công nghệ GTVT

Khoa Cơ khí

ĐỒ ÁN

LÝ THUYẾT Ô TÔ

Tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe ZAZ968

Hà nội , ngày 15 tháng 9 năm 2022

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

I Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong 4

1 Khái niệm 4

2 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài 5

II Đồ thị cân bằng lực kéo 7

1 Khái niệm 7

2 Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo 7

4 Ứng dụng của đồ thị 10

III Đồ thị nhân tố động lực học của ôtô 10

1 Khái niệm 10

2 Xây dựng đồ thị 10

3 Kết quả tính toán và đồ thị 11

4 Ứng dụng của đồ thị 13

IV Đồ thị cân bằng công suất 13

1 Khái niệm 13

2 Xây dựng đồ thị cân bằng công suất, công suất cản 14

3 Kết quả tính và đồ thị 14

V Đồ thị gia tốc 16

1 Khái niệm 16

2 Xây dựng đồ thị gia tốc 16

3 Kết quả tính và đồ thị 17

4 Ứng dụng đồ thị 19

VI Đồ thị gia tốc ngược 19

1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược 19

2 Kết quả tính và đồ thị 20

VII Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô máy kéo 22

1 Xác định thời gian tăng tốc của ô tô 22

2 Xác định quãng đường tăng tốc của ô tô 25

KẾT LUẬN 28

LỜI NÓI ĐẦU

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơkhí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đẩm bảo tính an toàn, ổn định vàhiệu quả trong quá trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tínhkinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định, cơ động, êm dịu…

Đồ án môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụngnhững kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ô tô để vận dụng

để tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thông số cơ bản của động

cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ô tô cụ thể Qua đó, biết được một sốthông số kỹ thuât, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc của ô tô khíkéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cốnâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốnkiến thức phục vụ cho công việc sau này

Nội dung Đồ án môn học Lý thuyết ô tô được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy Bùi Hải Triều Bộ môn Cơ Khí Ôtô - Đại học Công nghệ GTVT Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng vì thời gian thiết kế và tính toán ngắn nên không thể tránh khỏi sai sót Mong thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để em rút ra kinh nghiệm cho mình,cũng như hiểu đúng về môn học

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LOẠI XE : ZAZ968

I Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong

1 Khái niệm

- Đường đặc tính tốc độ của động cơ: là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa công suất có ích (N e ), momen xoắn có ích (M e ), mức tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ (G T)

và suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay trục khuỷu của động cơ (n e)

- Có 2 loại đường đặc tính tốc độ của trong cơ:

+ Đường đặc tính cục bộ: đường đặc tính tốc độ của động cơ khi bướm ga (đối

với động cơ xăng) hay đặt thanh răng của bơm cao áp (đối với động cơ diesel) ở vị trí cung cấp nhiên liệu bất kì

+ Đường đặc tính ngoài của động cơ: đường đặc tính tốc độ của động cơ khi

bướm ga (đối với động cơ xăng) hay đặt thanh răng của bơm cao áp (đối với động

cơ diesel) ở vị trí cung cấp nhiên liệu lớn nhất

2 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài

- Công suất có ích của động cơ :

+ Động cơ xăng : a = b = c = 1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm)

+ Nmax : công suất cực đại của động cơ, Nmax = 40 (mã lực) = 29,44 (kW)+ nN : tốc độ vòng quay, nN = 4300 (v/p)

+ ne : số vòng quay trục khuỷu động cơ (v/p)

+ Ne = λ*nnN = λ *n 4300 Chọn : λ = 0,1 – 1,2

Bảng 1 : Bảng thể hiện momen và công suất động cơm

Từ bảng giá trị trên ta có biểu đồ sau :

Me Ne

Hình 1 : Dường đặc tính ngoài của động cơ

4 Ứng dụng của đồ thị

Sau khi xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong ta mới có cơ

sở dế nghiên cứu tính chất đông lực học của ôtô

II Đồ thị cân bằng lực kéo

1 Khái niệm

- Đồ thị cân bằng lực kéo: là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến

ở các tay số (Pki), các lực cản chuyển động (Pcản) theo vận tốc ở các tay số

2 Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo

Trong đó, λ là hệ số biến dạng của lốp (λ=(0,93 ÷ 0.935) Chọn λ = 0,93.

- Phương trình cân bằng lực kéo,

+ Pk : lực kéo tiếp tuyến tại các bánh xe chủ động(N)

+ F : tiết diện cản chính diện (m2), F = 0,8 1,57 1,4 = 1,7584 (m2)

+ v : vận tốc tương đối của xe so với không khí ;

+ Nếu v ¿ 22,2 (m/s) thì pψ là một đường cong bậc 2 ta áp dụng công thức

+ Pψ = Pf = f G cosα = G.f (vì xe chuyển động trên đường ngang nên α = 0)

G: trọng lượng toàn tải của xe (N)

vì V ≥ 22,2 (m/s) thì ta phải chọn hệ số cản lăn bằng hệ số cản thực nghiệm

Pf + Pw 222,00 259,28 341,77 395,64 607,23 986,78

Bảng 2.2 : Bảng thể hiện lực cản P ψ +PP ω tưng ứng với v ( m/s )

- Đồ thị :

+ Trục tung biểu diễn lực kéo của ô tô: Pk (N)

+ Trục hoành biểu diễn vận tốc của ô tô: v (m/s)

+ Các đường cong Pk1, Pk2, Pk3, Pk4 là các đường cong bậc hai ứng với các taysố: 1, 2, 3, 4

Pf + Pw Pf

Hình 2 : Đồ thị cân bằng lực kéo

4 Ứng dụng của đồ thị

- Xác định được vmax trên đoạn đường đã chọn

- Xác định được lực kéo dư ( Pk dư) khi ô tô sử dụng tay số nhất định với vận tốcxác định, với Pk dư dùng để tăng tốc vượt dốc thêm tải

- Xác định được tay số cần thiết và vận tốc mà ô tô đạt được khi biết điều kiện

chuyển động của ô tô

- Xác định được tay số cần thiết và vận tốc mà ô tô đạt được khi biết điều kiện

chuyển động của ô tô

- Xác định được vùng làm việc của ô tô mà các bánh xe không vị trượt quay

III Đồ thị nhân tố động lực học của ôtô

1 Khái niệm

- Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô: biểu diễn mối quan hệ giữa nhân tố động

học của ô tô khi sử dụng các tay số khác nhau với vận tốc chuyển động của ôtô

Trong đó: D : Nhân tố động lực học của ô tô

8 40,75 92,26

183,1 6

16,5

7 53,23

120,5 0

239,2 3

1 13,84 0,22 20,82 0,14 29,34

0,0 8

20,9

7 67,37

152,5 1

302,7 8

7 15,38 0,20 23,14 0,12 32,60

0,0 6

25,8

9 83,17

188,2 9

373,8 0

3 16,92 0,18 25,45 0,10 35,86

0,0 5

31,3 2

100,6 4

227,8 3

452,3 0

5160 67,52 10,30 0,2

8 18,45 0,15 27,77 0,08 39,12

0,0 3

37,2 8

119,7 7

271,1 3

538,2 7

Bảng 3.1 : Bảng các thông số động lực học ở từng tay số

*n Đồ thị tia nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

Những đường đặc tính động lực học của ôtô lập ở góc phần tư bên phải tương

ứng với những trường hợp xe đầy tải (tải định mức)

Còn góc phần tư bên trái của đồ thị,ta vạch từ gốc toạ độ nhưng tia làm với

trục hoành các góc  khác nhau mà:

tg = D/ Dx = Gx/G ;

trọng đầy của ô tô

= 450, các tia có  > 450 ứng với Gx > G (khu vực quá tải), các tia có  < 450 ứng

với Gx < G (khu vực chưa quá tải)

1554 1110 1,4 54,5°

Bảng 3.2 : Bảng giá trị các tia góc α

- Đồ thị :

+ Trục tung biểu diễn các trị số nhân tố động lực học D

+ Trục hoành biểu diễn vận tốc của ô tô

+ Trên đồ thị biểu diễn đường cong D1, D2, D3, D4 ứng với các tay số 1, 2, 3, 4

Hình 3 Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô

4 Ứng dụng của đồ thị

- Dựng đồ thị để giải các bài toán về động lực học của ô tô như:

+ Xác định vận tốc lớn nhất vmax của ô tô

+ Xác định vận tốc giới hạn của ô tô khi sử dụng từng tay số.

+ Xác định độ dốc lớn nhất của đường mà ô tô khắc phục được khi sử dụng tay

số nào đó:

imax = D – f

IV Đồ thị cân bằng công suất

1 Khái niệm

- Là phương trình cân bằng công suất của ô tô có thể được biểu diễn bằng đồ thị

Đồ thị cân bằng công suất biểu thị mối quan hệ giữa công suất của động cơ phát ra

ở các tay số (Nei), công suất kéo (Nki), công suất cản (N cản) theo chuyển động

Bảng 4.1 Bảng số liệu công suất ở từng vận tốc của mỗi tay số

- Xây dựng công suất cản tổng cộng:

+ Nψ = Pf .v = f.G.cosα.v = G.f v (vì xe chuyển động trên đường ngang nên α= 0)

G : trọng lượng toàn tải của xe (N)

vì V ≥ 22,2 (m/s) thì ta phải chọn hệ số cản lăn bằng hệ số cản thực nghiệm

+ Trục tung biểu diễn các trị số công suất của ô tô: (Ne)

+ Trục hoành biểu diễn vận tốc của ô tô: v (m/s)

+ Các đường cong Nk1, Nk2, Nk3, Nk4 là các đường cong bậc hai ứng với các taysố: 1, 2, 3, 4

Hình 4 Đồ thị cân bằng công suất của ô tô

4 Ứng dụng của đồ thị

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

- Dựa vào công suất dự trữ kết hợp với các đồ thị cân bằng lực kéo, đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị tăng tốc của ô tô để giải quyết bài toán về động 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 số truyề hợp lý

V Đồ thị gia tốc

1 Khái niệm

- Là đường biểu diễn sự tăng giảm vận tốc của ô tô trên các loại đường nhất định.

+ Trục tung biểu diễn các trị số của gia tốc.

+ Trục hoành biểu diễn vận tốc của ô tô

+ Trên đồ thị biểu diễn đường cong J1, J2, J3, J4 ứng với các tay số 1, 2, 3, 4

Hình 5 Đồ thị gia tốc của ô tô

4 Ứng dụng đồ thị

+ Dùng đồ thị để xác định gia tốc của ô tô ở một tốc độ nào đó ở một số truyềnnhất định

+ Dùng đổ thị để xác định thời điểm sang số hợp lý để đảm bảo sự giảm tốc độ

là nhỏ nhất và thời gian đổi số truyền là ngắn nhất đồng thời đạt tốc độ lớn nhất ởcác số truyền sau

+ Dùng đồ thị này để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

VI Đồ thị gia tốc ngược

1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược

v1

v2 1

j dv

Trong đó: +) ti là thời gian tăng tốc từ v1 đến v2

+) 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 bộ t 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 = 0,95.32.222 =30,6109 (m/s)

Bảng 6 Bảng thông số gia tốc ngược của ô tô

- Từ bảng số liệu trên, ta có đồ thị gia tốc ngược :

Hình 6 Đồ thị gia tốc ngược của ô tô

4 Ứng dụng :

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

VII Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô máy kéo

- Thời gian và quãng đường tăng tốc là hai chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tínhchất động lực học của ô tô máy kéo

- Hai chỉ tiêu trên có thể được xác định dựa trên đồ thị gia tốc j=f (v ) của ô tômáy kéo

1 Xác định thời gian tăng tốc của ô tô

- Từ công thức: j= dv

dt=¿dt=

1

j dv

Suy ra: khoảng thời gian tăng tốc từ v1 → v2 của ô tô là:

định thời gian tăng tốc theo phương pháp tích phân bằng đồ thị, ta cần xây dựngđường cong gia tốc nghịch 1j=f (v) cho từng số truyền

- Phần diện tích giới hạn bởi đường cong 1j, trục hoành và hai đoạn tung độ tươngứng với khoảng biến thiên vận tốc dv biểu thị thời gian tăng tốc của ô tô máy kéo.Tổng cộng tất cả các vận tốc này ta được thời gian tăng tốc từ vận tốc v1 đến v2 vàxây dựng được đồ thị thời gian tăng tốc phụ thuộc vào vận tốc chuyển động t=f (v )

- Trong quá trình tính toán và xây dựng đồ thị, ta cần lưu ý rằng:

+ Tại vận tốc lớn nhất của ôtô vmax gia tốc j = 0 và do đó 1/j = 0, vì vậy khi lập

đồ thị và trong tính toán ta chỉ lấy giá trị vận tốc của ô tô khoảng 0,95vmax

+ Tại vận tốc nhỏ nhất của ôtô vmin lấy trị số t = 0

Đối với hệ thống truyền lực của ô tô với hộp số có cấp, thời gian chuyển từ sốthấp lên số cao có xảy ra hiện tượng giảm vận tốc của ôtô một khoảng ∆v Trị sốgiảm vận tốc ∆v có thể xác định nhờ phương trình chuyển động lăn không trượtcủa ôtô máy kéo với thời gian chuyển số là tc :

Hình 7a Đồ thị thời gian tăng tốc

2 Xác định quãng đường tăng tốc của ô tô

- Sau khi đã lập được đồ thị biểu diễn mối 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

- Từ biểu thức ¿dS

dt , suy ra: dS = vdt Quãng đường tăng tốc của ô tô S từ vận tốc v1 đến vận tốc v2 sẽ là :

Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thờigian 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 thị quãng đườngtăng tốc của ôtô máy kéo Tổng cộng tất cả các diện tích này lại, ta được quãng

đường tăng tốc của ô tô máy kéo từ vận tốc v1 đến v2 và xây dựng được đồ thịquãng đường tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của chúng

Hình 7b Đồ thị quãng đường tăng tốc

=> Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

t (s)

s (m)

Trong đó : t - thời gian tăng tốc

s - quãng đường tăng tốc

KẾT LUẬN

Theo yêu cầu của đồ án tính toán sức kéo của ôtô con với một số thông số chotrước nhất định, em đã xây dưng được đường đặc tính ngoài, các chỉ tiêu công suất,lực kéo, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc theo yêu cầu của đề tài đượcgiao

Tuy nhiên trong đồ án mới chỉ xác định được chỉ tiêu cụ thể của một thông số

xe nhất đinh, một loại đường nhất định, chưa áp dụng cho các trường hợp khác.Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Chu Văn Huỳnh , sự trao đổi với các bạntrong nhóm làm đồ án, em đã hoàn thành đồ án theo thời gian quy định Mặc dùbản thân cũng cố gắng tìm đọc nghiên cứu tỉ mỉ các tài liệu tham khảo tuy vậycũng không thể tránh được những thiếu sót em mong thầy đóng góp ý kiến để emrút ra kinh nghiệm cho những đồ án sắp tới