bài tập lớn lý thuyết ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCMKHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

BÀI TẬP LỚNLÝ THUYẾT Ô TÔ

TP HCM, ngày 8 tháng 1 năm 202

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCM

Khoa Cơ Khí - Công NghệLÝ THUYẾT ÔTÔ

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA ÔTÔSinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Tú MSSV: 21154348Giáo viên hướng dẫn: Th.s Lê Quang Trí

NỘI DUNG

Thông số đầu vào:

Số vòng quay của momen cực đại

Cầu dẫn động cầu sau

YÊU CẦU:

01 Thuyết minh word + 01 bản thuyết minh PDF01 bản Excel

Vấn đáp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] – Lý thuyết ô tô máy kéo – GS.TSKH nguyễn Hữu Cẩn.

MỤC LỤC

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA ÔTÔ 2

I Các thông số ban đầu: 5

1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe: 5

1.2 Lựa chọn kích thước lốp và tính bán kính bánh xe: 5

1.3 Tính bán kính bánh xe: 6

II Tính toán sức kéo của ôtô: 7

2.1 Tính toán công suất cần thiết của động cơ khi ô tô đầy tải và vận tốc tối đa: 7

2.2 Xác định công suất cực đại của động cơ: 7

2.3 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ: 8

2.4 Mômen xoắn của động cơ: 8

2.5 Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính: 10

2.5.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính: 10

2.5.2 Xác định tỷ số truyền của tay số 1 ihs 1: 11

2.5.3 Tỷ số truyền của tay số II ihs 2 13

2.5.4 Tỷ số truyền của tay số III ihs 3 13

2.5.5 Tỷ số truyền của tay số IV ihs 4 13

2.5.6 Tỷ số truyền của tay số V ihs 5=1 13

2.6 Xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lực học của ô tô: 13

2.7 Phương trình cân bằng công suất: 17

2.8 Đồ thị nhân tố động lực học: 20

2.9 Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc: 24

2.10 Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc: 26

Tài Liệu Tham Khảo 33

Phần I Thuyết kế tuyến hình ôtôI Các thông số ban đầu:

1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe:

Số vòng quay của momen cực đại

Cầu dẫn động cầu sau

1.2 Lựa chọn kích thước lốp và tính bán kính bánh xe:

Lựa chọn kích thước lốp xe để lựa chọn lốp và xác định kích thước bán kính làm việc trung bình của bánh xe cần thiết phải biết về sự phân bố tải trọng lên các cầu trục.Cầu chủ động là cầu sau

𝐺2 = (0,65 ÷ 0,7)𝐺 = 0,7.9740 = 6818 (kg)

G - Trọng lượng đầy đủ của ôtô.L - Chiều dài cơ sở của ôtô.

Khoảng cách từ trọng tâm khối lượng đến cầu sau là:

 - Hệ số kể đến sự biến dạng (đàn hồi) của lốp xe.

 = 0.93  0,935 với lốp có áp suất thấp. = 0.945  0,95 với lốp có áp suất cao.

II Tính toán sức kéo của ôtô:

2.1 Tính toán công suất cần thiết của động cơ khi ô tô đầy tải và vận tốc tối đa:

Một trong các bài toán quan trọng của tính toán sức kéo là lựa chọn công suất động cơ cho ôtô cần tính toán, thiết kế.

Công suất cần thiết Nv của động cơ phải đủ đảm bảo khả năng xe chuyển động được khi đầy tải với vận tốc tối đa cho trước Vmax được xác định bằng công thức trang 139[1] sau:

Nv = [G f 0(1+V2

1500 )+K F v3

Trong đó:

G là tổng trọng lượng của ô tô

Vmax là vận tốc lớn nhất của ô tô 80 (km/h) = 22,22 (m/s)K là hệ số cản khí động học, chọn K = 0,7 (kg.𝑠2/𝑚4)

F là diện tích cản chính diện F = B.H = 1,852.2,960= 5,482 (𝑚2)𝜂𝑇𝐿 là hiệu suất của hệ thống truyền lực: chọn 𝜂𝑇𝐿 = 0,89

f là hệ số cản lăn của đường (chọn f0 = 0,015 với đường nhựa tốt)Ta có:

𝑣𝑚𝑎𝑥 = 80 km/h = 22,2 m/s vì vậy hệ số cản lăn được tính như sau:

f = f0 = 0.015Từ những thông số trên ta tìm được Nv:

Nv = (G f0 (1 + V2max

1500 ) + K.F.v3max).vmax

Nv = (97400.0,015.(1 + 22,222

1500 ) + 0,7.5,482.22,223).22,22 = 978,583 kW

2.2 Xác định công suất cực đại của động cơ:

Công suất lớn nhất của động cơ đề bài cho:

2.3 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ:

Tính công suất động cơ ở số vòng quay khác nhau:Sử dụng công thức Lây-Đec-Man:

2.4 Mômen xoắn của động cơ:

Mômen xoắn của động cơ được xác định bằng công thức (I – 3) trang 12[1].

Me = 104. Ne

Trong đó: Me - mômen xoắn của động cơ (N.m) Ne - công suất làm việc của động cơ (kW) ne - số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph)

Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ

BIỂU ĐỒ ĐẶC TÍNH

Hình 1: Biểu đồ đặc tính

2.5 Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính:

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực chính trong trường hợp tổng quát được xác định theo công thức (I – 5) trang 13[1].

it=ih ip i0 ic

Trong đó:

ih - Tỉ số truyền của hợp số chính.

ip- Tỉ số truyền của hợp số phụ.

i0 - Tỉ số truyền của truyền lực chính.

ic - Tỉ số truyền của truyền lực cuối cùng.

2.5.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính:

i0được xác định trên cơ sở đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại của ô tô ở số truyền cao nhất trong hộp số.

Theo đề bài cho ta có được thông số io:

2.5.2 Xác định tỷ số truyền của tay số 1 ihs 1:

Tỷ số truyền của tay số 1 (ihs 1¿được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục được sức cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động.

Theo điều kiện chuyển động ta có:

Pkmax≥ Pψmax+Pw

Trong đó:

Pkmax: lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động.

Pψmax: lực cản tổng cộng của đường.

Pw: lực cản không khí.

Khi ôtô chuyển động ở tay số I, vận tốc của ôtô nhỏ nên bỏ qua lực cản không khí.

Pkmax≥ Pψmax¿ψmax GMemax i0 ihs1 ηTL

rb≥ψmax G

Suy ra:

ihs 1≥G ψmax.rb ipcMemax i0 ηTL

ihs 1≤Gφ φ ipc.rbMemax.i0.nTLihs 1≤97400.0,7 0,8 0,534

ihi là tỷ số truyền tay số thứ i trong hộp số

Từ công thức trên ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số.

2.5.3 Tỷ số truyền của tay số II ihs 2ihs 2= ihs1

2.5.5 Tỷ số truyền của tay số IV ihs 4ihs 4= ihs1

2.5.6 Tỷ số truyền của tay số V ihs 5=1

Tỉ số truyền ứng với từng tay số

Tỉ số truyền ứng với từng tay số 6,422 4,034 2,534 1,592 1

2.6 Xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lực học của ô tô:

Phương trình cân bằng lực kéo:

+ Pf – lực cản lăn Pf = G.f.cosα = G.f (do α = 0)+ Pi – lực cản lên dốc Pi = G.sinα = 0 (do α = 0)

+ Pj – lực quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)Pj = G

g.δj.jPw = K.F.v2

+ Pw – lực cản không khí Vận tốc ứng với mỗi tay số:

Vi=2π ne.rbx

60.i0.ihi (b)

Lập bảng tính Pk theo công thức (a), (b) với từng tỷ số truyền.Bảng 2: Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

300,0009,088 289,328 17651,610 0,458 11087,695 0,729 6964,6321,161 4374,769 1,848 2748,616 2,942348,980 10,941 299,432 18268,049 0,533 11474,905 0,848 7207,8551,350 4527,547 2,150 2844,604 3,422397,959 12,885 309,245 18866,733 0,608 11850,963 0,967 7444,0721,540 4675,925 2,452 2937,828 3,902446,939 14,917 318,767 19447,662 0,682 12215,868 1,086 7673,2841,730 4819,902 2,753 3028,288 4,383495,918 17,031 327,998 20010,836 0,757 12569,621 1,205 7895,4901,919 4959,479 3,055 3115,982 4,863544,898 19,223 336,938 20556,254 0,832 12912,220 1,325 8110,6912,109 5094,655 3,357 3200,912 5,343593,878 21,488 345,587 21083,918 0,907 13243,667 1,444 8318,8862,298 5225,431 3,659 3283,077 5,823642,857 23,823 353,945 21593,826 0,982 13563,961 1,563 8520,0762,488 5351,806 3,960 3362,477 6,304691,837 26,222 362,012 22085,978 1,056 13873,102 1,682 8714,2602,677 5473,781 4,262 3439,112 6,784740,816 28,682 369,788 22560,376 1,131 14171,090 1,801 8901,4392,867 5591,356 4,564 3512,983 7,264789,796 31,197 377,273 23017,018 1,206 14457,926 1,920 9081,6123,056 5704,530 4,866 3584,089 7,744838,776 33,764 384,466 23455,905 1,281 14733,609 2,039 9254,7793,246 5813,304 5,167 3652,430 8,225887,755 36,377 391,369 23877,037 1,355 14998,139 2,158 9420,9413,435 5917,677 5,469 3718,006 8,705936,735 39,032 397,981 24280,414 1,430 15251,516 2,277 9580,0983,625 6017,650 5,771 3780,818 9,185985,714 41,726 404,302 24666,035 1,505 15493,741 2,396 9732,2493,815 6113,222 6,073 3840,865 9,6661034,694 44,452 410,331 25033,901 1,580 15724,812 2,515 9877,3954,004 6204,394 6,374 3898,147 10,1461083,673 47,208 416,070 25384,012 1,655 15944,731 2,634 10015,535 4,194 6291,165 6,676 3952,665 10,6261132,653 49,987 421,518 25716,368 1,729 16153,497 2,753 10146,669 4,383 6373,536 6,978 4004,417 11,1061181,633 52,787 426,674 26030,968 1,804 16351,111 2,872 10270,798 4,573 6451,506 7,280 4053,405 11,5871230,612 55,602 431,540 26327,813 1,879 16537,571 2,991 10387,922 4,762 6525,076 7,581 4099,628 12,0671279,592 58,428 436,114 26606,903 1,954 16712,879 3,110 10498,040 4,952 6594,246 7,883 4143,087 12,5471328,571 61,260 440,398 26868,238 2,029 16877,034 3,229 10601,152 5,141 6659,015 8,185 4183,780 13,0271377,551 64,094 444,390 27111,818 2,103 17030,036 3,349 10697,259 5,331 6719,384 8,487 4221,709 13,5081426,531 66,926 448,092 27337,642 2,178 17171,886 3,468 10786,360 5,520 6775,352 8,789 4256,874 13,9881475,510 69,751 451,502 27545,711 2,253 17302,582 3,587 10868,456 5,710 6826,920 9,090 4289,273 14,4681524,490 72,564 454,622 27736,025 2,328 17422,126 3,706 10943,547 5,899 6874,087 9,392 4318,908 14,9491573,469 75,361 457,450 27908,584 2,402 17530,517 3,825 11011,631 6,089 6916,854 9,694 4345,778 15,4291622,449 78,138 459,988 28063,387 2,477 17627,756 3,944 11072,711 6,279 6955,220 9,996 4369,883 15,9091671,429 80,890 462,234 28200,435 2,552 17713,841 4,063 11126,785 6,468 6989,186 10,297 4391,223 16,3891720,408 83,613 464,189 28319,728 2,627 17788,774 4,182 11173,853 6,658 7018,752 10,599 4409,799 16,8701769,388 86,302 465,854 28421,266 2,702 17852,554 4,301 11213,916 6,847 7043,917 10,901 4425,610 17,3501818,367 88,952 467,227 28505,048 2,776 17905,181 4,420 11246,973 7,037 7064,682 11,203 4438,656 17,8301867,347 91,560 468,309 28571,076 2,851 17946,655 4,539 11273,025 7,226 7081,046 11,504 4448,937 18,3101916,327 94,120 469,100 28619,348 2,926 17976,977 4,658 11292,071 7,416 7093,009 11,806 4456,454 18,7911965,306 96,629 469,601 28649,864 3,001 17996,146 4,777 11304,112 7,605 7100,573 12,108 4461,206 19,2712014,286 99,081 469,810 28662,626 3,076 18004,162 4,896 11309,147 7,795 7103,736 12,410 4463,193 19,7512063,265 101,472 469,728 28657,632 3,150 18001,025 5,015 11307,177 7,984 7102,498 12,711 4462,415 20,2322112,245 103,799 469,355 28634,883 3,225 17986,736 5,134 11298,201 8,174 7096,860 13,013 4458,873 20,7122161,224 106,056 468,691 28594,379 3,300 17961,294 5,253 11282,220 8,364 7086,821 13,315 4452,566 21,1922210,204 108,238 467,736 28536,120 3,375 17924,698 5,373 11259,233 8,553 7072,382 13,617 4443,494 21,6722259,184 110,342 466,490 28460,105 3,449 17876,951 5,492 11229,240 8,743 7053,543 13,918 4431,658 22,1532308,163 112,363 464,953 28366,336 3,524 17818,050 5,611 11192,242 8,932 7030,303 14,220 4417,056 22,6332357,143 114,296 463,125 28254,811 3,599 17747,997 5,730 11148,239 9,122 7002,663 14,522 4399,690 23,1132406,122 116,137 461,006 28125,530 3,674 17666,790 5,849 11097,230 9,311 6970,622 14,824 4379,559 23,5942455,102 117,882 458,596 27978,495 3,749 17574,431 5,968 11039,216 9,501 6934,181 15,125 4356,664 24,0742504,082 119,525 455,895 27813,704 3,823 17470,920 6,087 10974,196 9,690 6893,339 15,427 4331,003 24,5542553,061 121,063 452,903 27631,158 3,898 17356,255 6,206 10902,170 9,880 6848,097 15,729 4302,578 25,0342602,041 122,492 449,620 27430,857 3,973 17230,438 6,325 10823,139 10,069 6798,454 16,031 4271,389 25,5152651,020 123,805 446,046 27212,801 4,048 17093,468 6,444 10737,103 10,259 6744,411 16,332 4237,434 25,9952700,000 125,000 442,180 26976,989 4,123 16945,345 6,563 10644,061 10,449 6685,968 16,634 4200,715 26,475

Tay số 2Tay số 3Tay số 4Tay số 5Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

Tay số 1

Phương trình cân bằng lực cản Pc.

Pc= Pf + Pw

Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gióPc = fG + KFv²Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió

Pc = fG + KFv²0

f f khi v≤ 22 m/s2

f Vf  f

Với f0 0, 015 0, 02 ta chọn f0=0,015Lập bảng tính Pc, Pφ

Bảng 3: Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số

Giá trị lực cản ứng với mỗi tay sốVận tốc

Hình 2: Đồ thị cân bằng lực kéo

Nhận xét:

+ Trục tung biểu diễn Pk, Pf, Pw Trục hoành biểu diễn v(m/s).

+ Dạng đồ thị lực kéo của ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) của đườngđặc tính tốc độ ngoài của động cơ.

+ Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổng lực cản là lực kéo dư(Pkd) dùng để tăng tốc hoặc leo dốc.

+ Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường.

2.7 Phương trình cân bằng công suất:

Trên đồ thị N= f(v), dựng đồ thị ∑Nc theo bảng trên:+ Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

∑Nc = Nf + Nw

∑Nc = G.f.v +K.F.v3

+ Lập bảng tính ∑Nc

Bảng 4: Công cản của ôtô ứng với mỗi tay số.

Công cản của ôtô ứng với mỗi tay số

Vận tốc (m/s) 0,000 4,122 6,563 10,448 16,634 26,475

Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng:

Bảng 5: Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô.

Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.0000.000

Đồ thị cân bằng công suất ôtô

3 0,188 0,848 0,118 1,350 0,074 2,150 0,046 3,422 0,029 299,4320,60

8 0,194 0,967 0,122 1,540 0,076 2,452 0,048 3,902 0,030 309,2450,68

2 0,200 1,086 0,125 1,730 0,079 2,753 0,049 4,383 0,030 318,7670,75

7 0,216 1,444 0,136 2,298 0,085 3,659 0,053 5,823 0,032 345,5870,98

2 0,222 1,563 0,139 2,488 0,087 3,960 0,054 6,304 0,033 353,9451,05

6 0,227 1,682 0,142 2,677 0,089 4,262 0,055 6,784 0,033 362,0121,13

1 0,241 2,039 0,151 3,246 0,095 5,167 0,059 8,225 0,035 384,4661,35

5 0,245 2,158 0,154 3,435 0,096 5,469 0,060 8,705 0,035 391,3691,43

0 0,249 2,277 0,156 3,625 0,098 5,771 0,060 9,185 0,035 397,9811,50

5 0,261 2,634 0,163 4,194 0,102 6,676 0,063 10,626 0,036 416,0701,72

9 0,264 2,753 0,166 4,383 0,103 6,978 0,064 11,106 0,036 421,518

4 7 2 8 5 4 7 61,87

9 0,270 2,991 0,169 4,762 0,106 7,581 0,065 12,067 0,036 431,5401,95

9 0,276 3,229 0,173 5,141 0,108 8,185 0,066 13,027 0,036 440,3982,10

3 0,278 3,349 0,174 5,331 0,109 8,487 0,066 13,508 0,036 444,3902,17

3 0,283 3,587 0,177 5,710 0,110 9,090 0,067 14,468 0,036 451,5022,32

2 0,286 3,825 0,179 6,089 0,112 9,694 0,067 15,429 0,035 457,4502,47

7 0,288 3,944 0,180 6,279 0,112 9,996 0,067 15,909 0,035 459,9882,55

7 0,290 4,182 0,182 6,658 0,113 10,599 0,068 16,870 0,034 464,1892,70

6 0,292 4,420 0,183 7,037 0,114 11,203 0,068 17,830 0,033 467,2272,85

1 0,293 4,539 0,183 7,226 0,114 11,504 0,067 18,310 0,032 468,3092,92

1 0,294 4,777 0,184 7,605 0,114 12,108 0,067 19,271 0,031 469,6013,07

0 0,294 5,015 0,184 7,984 0,114 12,711 0,067 20,232 0,030 469,7283,22

5 0,294 5,134 0,184 8,174 0,113 13,013 0,066 20,712 0,029 469,3553,30

0,02

5 3 3 3 3 7 5 2 73,44

9 0,292 5,492 0,182 8,743 0,112 13,918 0,065 22,153 0,026 466,4903,52

9 0,290 5,730 0,181 9,122 0,111 14,522 0,064 23,113 0,024 463,1253,67

4 0,288 5,849 0,180 9,311 0,111 14,824 0,063 23,594 0,023 461,0063,74

3 0,285 6,087 0,178 9,690 0,109 15,427 0,061 24,554 0,021 455,8953,89

3 0,281 6,325 0,175 10,069 0,107 16,031 0,060 25,515 0,018 449,6204,04

8 0,279 6,444 0,174 10,259 0,106 16,332 0,059 25,995 0,017 446,0464,12

Bảng 7: Nhân tố động lực học theo điều kiện bám.

Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.0000.000

Đồ thị nhân tố động lực học ôtô

Vùng chuyển động không trượt của ôtô:

+ Cũng tương tự như lực kéo, nhân tố động lực học cũng bị giới hạn bởi điều kiện bámcủa các bánh xe chủ động với mặt đường.

+ Nhân tố động học theo điều kiện bám Dφ được xác định như sau:Dφ = Pφ– Pw

+ Vùng giới hạn giữa đường cong Dφ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực học làvùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > Dφ trong giới hạn nhất định có thể ung đường đặctính cục bộ của động cơ để chống trượt quay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra.

2.9 Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc:

+ Biểu thức tính gia tốc:

J = Di−f −iδi g+ Khi ôtô chuyển động trên đường bằng (a = 0) thì:

Ji = Di−f

δI g (CT 1-65, trang 59)Trong đó:

+ 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, I – hệ số cản lăn và độ dốc của đường;+ ji – gia tốc của ôtô ở tay số thứ i;

+ δj là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

δj = 1 + 0.05(1 + ihi²)

Bảng 8: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay.

Hệ số ảnh hưởng của khối lượng

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

Khi ôtô chuyển động với vận tốc v > 22 m/s thì f = f0.(1+ v ²1500)Lập bảng tính toán các giá trị ji theo vi ứng với từng tay số: