bài tập lớn môn lý thuyết ô tô

LỜI NÓI ĐẦU Lý thuy t ôtô là m t trong nhế ộ ững môn cơ sở then ch t cố ủa chuyên ngành cơ khí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định và hiệu qu tr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

LỜI NÓI ĐẦU

Lý thuy t ôtô là m t trong nhế ộ ững môn cơ sở then ch t cố ủa chuyên ngành cơ khí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định và hiệu qu trong quá trình s d ng Các tính ch t bao gả ử ụ ấ ồm: động lực h c kéo, tính kinh ọ

tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định, cơ động, êm dịu…

Bài T p l n môn h c Lý thuy t ôtô là m t ph n c a môn h c, v i vi c vậ ớ ọ ế ộ ầ ủ ọ ớ ệ ận dụng nh ng ki n thữ ế ức đã học v các chề ỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô để ận vdụng 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 ôtô cụ thể Qua đó, biết được một số thống s k ố ỹ 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 ki n th c ph c v cho các môn h c ti p theo và b sung thêm vào v n ki n thế ứ ụ ụ ọ ế ổ ố ế ức phục v cho công vi c sau này ụ ệ

N i dung bài t p lộ ậ ớn gồm 2 chương:

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

N i dung bài t p lộ ậ ớn được hoàn thành dưới s ự hướng dẫn của Thầy: Lê Quang Trí

B môn Công Ngh K Thu t Ôtô ộ ệ ỹ ậ – Đạ ọc Nông Lâm TP HCM i h

Sinh viên th c hi n ự ệ

Võ Thành Tu n ấ

MỤC L C Ụ

ĐỀ TÀI: 4

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ 5

1.1 Thông s ố ban đầu: 5

1.2 Kích thước lốp và bán kính bánh xe: 5

1.3 Bán kính làm vi c cệ ủa bánh xe: 7

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA OTÔ 8

2.1 Tính toán công su t c n thiấ ầ ết của động cơ: 8

2.2 Công suất cực đại 8

2.3 Đường đặc tính ngoài của động cơ: 8

2.4 Momen xo n cắ ủa động cơ: 9

2.5 Xác định tỷ số truyền của truyền của hệ thống truyền lực: 11

2.5.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính: 11

2.5.2 Xác định tỷ số truyền của tay s 1: 12 ố 2.5.3 T s truy n tay s 2: 13 ỷ ố ề ố 2.5.4 T s truy n tay s 3: 13 ỷ ố ề ố 2.6 Xây dựng đồ thị các ch ỉ tiêu động lực học của oto: 14

2.7 Phương trình cân bằng công suất: 17

2.8 Đồ thị nhân t ng lố độ ực học: 20

2.9 Xác định khả năng tốc độ của ô tô – xây dựng đồ thị gia tốc : 23

2.10 Xây dựng đồ thị thời gian tăng t c:ố 26 2.11 Thời gian tăng tốc quãng đường tăng tốc c a otô: 27 ủ

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ

BÀI TẬP LỚN MÔN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Thông số Kí hiệu Số liệu Đơn vị

Số vòng quay tại công suất cực đại neN 2100 rpm

Số vòng quay tại momen xoắn cực

đại

Cầu dẫn động: Cầu sau

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ

1.1 Thông s ố ban đầu:

Thông số Kí hiệu Số liệu Đơn vị

Số vòng quay tại công suất cực đại neN 2100 rpm

Số vòng quay tại momen xoắn cực

G - trọng lượng đầy đủ của ô tô

Kho ng cách t cả ừ ầu trước đến trọng tâm khối lượng được tính b ng công thằ ức:

a = G2.𝐺𝐿 = 353160 3550

48000 81 9, 2662,5 (mm) =

Trong đó:

L – chiều dài cơ sở ủa ô tô c

Kho ng cách t ả ừ trọng tâm khối lượng đến c u sau l ầ à:

𝑟0 là bán kính được xác định theo kích thước tiêu chuẩn

B – b r ng c a lề ộ ủ ốp tính theo đơn vị Anh (inso)

d – đường kính vành bánh xe được tính theo đơn vị Anh

Bán kính làm vi c trung bình cệ ủa bánh xe được tính theo công thức (II-2) trang

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA OTÔ

2.1 Tính toán công su t c n thiấ ầ ết c ủa động cơ:

M t trong các bài toán quang tr ng c a tính toán s c kéo là l a ch n công suộ ọ ủ ứ ự ọ ất động cơ cho ô tô cần tính toán, thi t k ế ế

Công su t c n thi t N cấ ầ ế v ủa động cơ phải đủ đảm b o kh ả ả năng xe chuyển động được khi đầy t i v i v n t c tả ớ ậ ố ối đa cho trước Vmaxđược xác nh b ng công th c đị ằ ứ(trang 139)

Công su t cấ ực đạ ủa động cơ: Theo đềi c bài ta có

2.3 Đường đặc tính ngoài của động cơ:

-Tính công suất động cơ ở số vòng quay khác nhau:

S d ng công th c Lay-ử ụ ứ Đec-Man:

N eNvà nN là công su t cấ ực đại và s vòng quay cố ực đại tương ứng

NeN và nN công su t và s vòng quay cùng mấ ố ở ột thời điểm trên đường đặc tính ngoài của động cơ

ta chọn 𝝀 = 1,2

2.4 Momen xo n cắ ủa động cơ:

Momen xo n cắ ủa động cơ được xác định bằng công thức (I-3) trang 12

M = 10e 4 𝑁𝑒

1, 047 𝑛 𝑒

Trong đó:

M momen xo n ce– ắ ủa động cơ (N.m);

N công su t làm vi c ce– ấ ệ ủa động cơ (kW);

Hình 2.1: Sơ đồ đư ờng đặc tính ngoài của động cơ.

2.5 Xác định tỷ số truyền c a truy n c a h ủ ề ủ ệ thống truy n l c: ề ự

Tỷ s truy n c a h ố ề ủ ệ thống truyền lực chính trong trường hợp tổng quất được xác

định theo công thức (1-5) trang13

2.5.2 Xác định tỷ số truyền của tay số 1:

Tỷ s truy n c a tay s ố ề ủ ố 1 được xác định trên cơ sở đảm b o kh c phả ắ ục được sức cản l n nhớ ất của mặt đường mà bánh xe ch ng không b ủ độ ị trượt quay trong mọi điều ki n chuyệ ển động

Theo điều kiện chuyển động ta có:

Pkmax≥ P𝝍 +Pmax w

Trong đó:

Pkmax L– ực kéo l n nh t cớ ấ ủa động cơ phát ra ở bánh xe chủ động

P𝜓max L c c n t ng c ng c– ự ả ổ ộ ủa đường

P Lw– ực cản không khí

Khi ô tô chuyển động ở tay số 1, vận tốc ô tô nh nên b qua l c c n không khí ỏ ỏ ự ả

Pkmax≥ P𝝍max = 𝝍 G max

𝑴 𝒆𝒎𝒂𝒙 𝒊 𝒊 𝜼 𝟎 𝒉𝒔𝟏 𝑻𝑳

𝒓 𝒃 ≥ 𝝍max.G Suy ra:

𝒊𝒉𝒔𝟏≥ 𝒓𝒃 𝝍 𝒎𝒂𝒙 𝑮

𝑴 𝒆𝒎𝒂𝒙 𝒊 𝜼 𝟎 𝑻𝑳

f = 0,015

𝜶 – Vì xe di chuyển trên đường bằng 𝛼 = 0

𝝍max – Là h s cệ ố ản l n nh t cớ ấ ủa đường

𝒊𝒉𝒔𝟏≤ 𝐆𝝋.𝝋.𝒊𝒑𝒄.𝒓𝒃

𝑴 𝒆𝒎𝒂𝒙 𝒊 𝜼 𝟎 𝑻𝑳

ihs1≤ 353160.0,8.0,72

1324 35 166 89 , 3, 0, =54,51 Suy ra ta có 1,36 i≤ hs1 ≤ 54,51 ta chọn i hs1= 26

Xác định tỷ s truy n c a các tay s trung gian: ố ề ủ ố

Chọn h ệ thống tỷ s truyố ền của các cấp s trong h p s theo c p s nhân ố ộ ố ấ ốCông bội ước được xác định theo bi u thể ức:

q = √𝒊𝒉𝒔𝟏

𝒊 𝒉𝒔𝒏 𝒏−𝟏

ihs1 – Là tỷ s truy n tay th i trong h p s ố ề ứ ộ ố

T công thừ ức trên ta xác định được tỷ s truyố ền ở các tay s : ố2.5.3 T s truy n tay s ỷ ố ề ố 2:

ihs2 = 𝒊𝒉𝒔𝟏

𝒒 𝟐−𝟏 = 𝟐𝟔

𝟓,𝟎𝟗 𝟐−𝟏 = 5,108 2.5.4 T s truy n tay s ỷ ố ề ố 3:

2.6 Xây dựng đồ thị các ch ỉ tiêu động l c h c c a oto: ự ọ ủ

Phương trình cân bằng lực kéo:

Pk = Pf +Pw P± i± Pj

Trong đó:

Pk L c kéo ti– ự ếp tuyến phát ra ở các bánh xe ch ng ủ độ

Pf L c c– ự ản lăn P = G.f.f cos𝛼 = G.f (do = 0) 𝛼

Pi – L c c n leo dự ả ốc P = G.i sin 𝛼 = 0 (do = 0) 𝛼

Lực kéo tương ứng với mỗi tay s : ố

T công th c (a) và (b) ta lừ ứ ập được b ng 2.2 ả

B ng 2.2: L c kéo ng v i mả ự ứ ớ ỗi tay s ố

1500

f V

0

f  f

Hình 2.2: Đồ thị cân bằng l c kéo ự

Nhận xét:

+ Tr c tung bi u diụ ể ễn Pk;Pf;Pw Tr c hoành bi u diụ ể ễn V(m/s)

+ Dạng đồ thị ự l c kéo c a ô tô ủ P = f(v)ki tương tự ạng đườ d ng cong M e

f(ne) của đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

+ kho ng gi i h n giả ớ ạ ữa các đường cong kéo Pkivà đường cong t ng l c cổ ự ản

là lực kéo dư (P )kđ dùng để tăng tốc hoặc leo dốc

+ T ng l c kéo c a ô tô ph i nh ổ ự ủ ả ỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường

2.7 Phương trình cân bằng công su ất:

+ Xét ô tô chuyển động trên đường ằ b ng:

Hình 2.3: Đồ thị cân bằng công suất

Di = G1.(Me.𝑖0 𝑖 ℎ𝑖

𝑟 𝑏𝑥 ŋ𝑡𝑙-KFv²) (1)

Vi = 2𝜋.𝑛 𝑟𝑒 𝑏𝑥 60.𝑖 𝑖 0 ℎ𝑖 (2) + Đồ ị nhân tố động lực học thể ện mối quan hệ ữa D với tốc độ chuyển độth hi gi ng

V của ô tô khi đủ tai và động cơ làm việ ở c đường đặc tính tốc độ ngoài, D = f(v) + Lập bảng thể ện mối quan hệ ữa D và V ở từng tay số:hi gi

Nhân t ng l c hố độ ự ọc theo điều kiện bám được xác định như sau :

Ta có công th c (IV-18) trang 103 ứ

- Vùng chuyển động không trượt của ôtô:

+ Cũng tương tự như lực kéo, nhân tố động lực học cũng bị ới hạn bởi điềgi u kiện bám của các bánh xe chủ động với mặt đường

+ Nhân tố động học theo điều kiện bám D ợc xác định như sau:φđư

D φ= 𝑷𝛗 − 𝑷 𝒘

𝑮 = 𝛗.𝑮𝛗 −𝑲.𝑭.𝒗 𝟐

𝑮 (IV 18) trang 103 –+ Để ôtô chuyển động không b ị trượt quay thì nhân t ố động l c h c D ph i tho mãn ự ọ ả ảđiều ki n sau : ệ

Ψ ≤ D ≤ Dφ

+ Vùng giới hạn giữa đường cong D và đường cong trên đồ ị nhân tố động lựφ Ψ th c học là vùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > Dφ trong giới hạn nhất định có thể dùng đường đặc tính cục bộ của động cơ để chống trượt quay nếu điều kiện khai thác thực

f,i Là h s– ệ ố cản lăn và tốc độ dốc cảu đường

ji Là gia t c c– ố ủa ô tô tay s ở ố thứ i

𝜹𝒊 - Là h s k ệ ố ể đến ảnh hưởng c a c a các khủ ủ ối lượng chuyển động quay

𝛅𝐣 = 1+0.05(1+i hi ²) Bảng 2.5: hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

Hệ số ảnh hưởng của khối lượng

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì f=f0

Khi ô tô chuyển động với vận t c v>22 m/s thì f = f (1+ố 0 v²

1500)

L p b ng tính toán các giá tr jậ ả ị i theo V ng v i t ng tay s : iứ ớ ừ ố

Bảng 2.6: Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

T k t qu b ng tính, xây dừ ế ả ả ựng đồ thị j = f(v):

Hình 2.5: Đồ thị gia tốc

2.10 Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc:

Xây dựng đồ thị gia tốc ngược

Biểu thức xác định thời gian tăng tốc:

Hình 2.6: Đồ thị gia t ốc ngược

2.11 Thời gian tăng tốc quãng đường tăng tốc của otô:

Xát định thông số Vmax của từng tay số

+ V của tay số 1max

𝑉𝑚𝑎𝑥1= 2,309 𝑚/𝑠 + V của tay số 2max

𝑉𝑚𝑎𝑥2= 11,777 𝑚/𝑠 + V của tay số 3max

𝑉𝑚𝑎𝑥3= 60,053 𝑚/𝑠 Thời gian tăng tốc

Dựa vào hình dáng của đồ ị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số th thấp

sang số cao là tại Vmax của từng tay số

Quãng đường tăng tốc

dS = v.dt → 𝑆 = ∫ 𝑣 𝑑𝑡𝑡2

𝑡 1

Từ đồ ị th t = f(v)

Ta có: Si = 𝑭𝒔 𝒊 – với 𝐹𝑠 𝑖 phần diện tích giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t = t 1 ;

t = t 2 và trục tung đồ thị ời gian tăng tốth c

Quãng đường tăng tốc từ Vmin ÷ Vmax:

𝐒 =(𝐯𝐣+ 𝐯𝐢) 𝐭𝐯𝐢− 𝐯𝐣

𝟐

L p b ng tính giá tr ậ ả ị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô

n s m

Có xét đế ự ất mát tốc độ và th i gian khi chuy n s ờ ể ố

+ S m t mát v tự ấ ề ốc độ khi chuy n s s ể ố ẽ phụ thu c vộ ào trình độ người lái, k t cế ấu của h p s và loộ ố ại động cơ đặt trên ôtô

+ Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuy n s tể ố ừ 0,5s đến 2s Tính toán s mự ất mát tốc độ trong th i gian chuy n s (gi thiờ ể ố ả ết: người lái xe có trình độ thấp và thời gian chuyển số giữa các tay s là khác nhau) ố

Δv = 𝒋 ∆𝒕 =𝒇.𝒈𝜹

𝒋 ∆𝒕 +𝑲.𝑭.𝑽𝑮.𝜹𝟐.𝒈

𝒋 ∆𝒕 (m/s)

Trong đó:

f h s c– ệ ố ản lăn của đường f = f 0

g – gia t c trố ọng trường với g = 9,81 (m/s ) 2

Hình 2.7: Đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc

Tài li u tham kh o ệ ả

KHOA HỌC VÀ K Ỹ THUẬT HÀ NỘI - 2005