đồ án lý thuyết ô tô đề tài tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe kamaz 5511

Khái niệm 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

Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN THÀNH

NAM

Hà Nội, năm 2021

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

II 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

III 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

IV 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 không ngừngphát triển và nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ , công nhân có tay nghềcao 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

Trần Quốc Toản

Thông số xe

Khối lượng toàn bộ

Đường đặc tính tốc độ của động cơ

1.1 Khái niệm

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)

Trong đó :

Ne , ne – Công suất có ích và số vòng quay trục khuỷu của động cơ ứng với một điểm bất kỳ

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

1.3 Kết quả tính và đồ thị

Bảng 1.1 Giá trị công suất và Momen theo số vòng quay

(v/p)

ĐỒ THỊ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI

Me (Nm) Ne(kW)

v/p KW

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

2 Đồ thị cân bằng công suất của ô tô

2.1 Khái niệm

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

W.v N

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

- ηt là hiệu xuất truyền lực bằng 0,89 (tra bảng )

Xây dựng đường N ki= f (v)

N ki = N ei ηt

e b t

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

W = K.F = 6,75*0,6 = 4,05 là nhân tố cản của không khí

F- diện tích cản chính diện ô tô : F = 2,7.2,5≈6,75 (m2)

K- hệ số cản không khí K = 0,6 (NS2/m4)

2.3 Kết quả tính và đồ thị

Bảng 2.1 Giá trị công suất ứng với mỗi vận tốc ở các tay số

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

V N ψ Nw Nψ+Nw

5.544 18.503 0.69 19.193 6.93 23.129 1.348 24.477 8.662 28.909 2.632 31.541 10.395 34.693 4.549 39.242 12.474 41.632 7.861 49.493 15.938 53.193 16.397 69.59 18.017 60.132 23.687 83.819

N

Hình 2.1 Đồ thị cân bằng công suất của ô tô

2.4 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

Bảng 3.1 Giá trị lực kéo tại các tay số

Bảng 3.2 Tổng giá trị lực cản của đường và không khí ứng với v5

Pψ +N PꞷPφ

V(m/s) Pk

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

P f = G.(f0+i)

+ Khi v > 22,2(m/s) thì Pψ là một đường cong bậc 2 được tính theo công thức:

P = G.(f+i)

Trong đó f được tính như sau:

f = f0.(1 + v2

1500)

P ω = W.v2 với W = K.F

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

4 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

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 trăm 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

α 11o

31 ' 21o 80 ' 30096 ' 45o 50o 19 ' 54o 46 ' 57o 99 '

1 8 6.93 0.018 62299.78 194.501 0.334951 0.018

4 0.018 62299.78

630.18

3 0.332601

0.01 8 15.93

8 0.018 62299.78

1028.7

8 0.330452

0.01 8 18.01

7 0.018 62299.78

1314.6

8 0.32891

0.01 8

f = ψ

V(m/s) D

4.5 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 quađược 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 sứccản của đường và tải trọng của ôtô

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

5 Đồ thị gia tốc

5.1 Khái niệm

Trong quá trình chuyển động của ô tô thì thời gian chuyển động đều chỉchiếm một phần rất nhỏ qua thống kê thời gian chuyển động đều chỉchiếm khoảng 15% thời gian chuyển động có gia tốc chiếm khoảng (30÷

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

V(m/s) J

5.4 Ứng dụng

- Dùng đồ thị để xác định gia tốc của ôtô ở một tốc độ nào đó, ở số truyềnnào đó

- Dùng để xác định thời điểm sang số hợp lý để đảm bảo độ giảm tốc độnhỏ nhất và thời gian đổi số truyền là ngắn nhất và đạt tốc độ cao nhất,nhanh nhất ở các số truyền.

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

6 Đồ thị gia tốc ngược

6.1 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 = 0,95.52 = 49,4(m/s)

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

- Lập bảng tính giá trị 1J theo

6.3 Bảng số liệu và đồ thị

Bảng 6.1 Giá trị 1/j

V(m/s) 1/J

6.4 Ứng dụng

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

7 Xác định thời gian của ôtô

7.1 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)

7.2 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)

Ψ  hệ số tổng cản của đường

g gia tốc trọng trường; lâý g = 9,8(m/s )

6

0.58422 8 1.329 1.314 0.88301 1.07594

7

1.595 1.277 1.22761

3

1.79476 9 2.038 1.297 1.797754 3.265619

1

23.2066 3 4.471 1.381 7.27926

7

30.6675 5

3

4.212 1.558 9.27926

7

40.2859 4 4.989 1.513 10.47235 48.17805

5

11.456 6.856 30.3905

5

353.016 6 12.474 15.2565

7

41.6458 5

498.292 6 15.938 68.966 187.519

8 Quãng đường tăng tốc của ô tô

8.1 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

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

7 1.595 1.277 1.22761

3

1.79476 9 2.038 1.297 1.79775

4

3.26561 9 2.304 1.361 2.151268 4.670402

1

23.2066 3 4.471 1.381 7.279267 30.66755

4.212 1.558 9.27926

7

40.2859 4 4.989 1.513 10.47235 48.17805

7

41.6458 5

498.292 6 15.938 68.966 187.519

S(m) t(s)

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 8.2.1 Giáo trình lý thuyết ô tô của Ngô Hắc Hùng

8.2.2 Giáo trình lý thuyết ô tô máy kéo của Nguyễn Hữu Cần