bài tập lớn lý thuyết ô tô tính toán sức kéo ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM

KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 4

ĐỀ TÀI: 5

Chương I Thuyết Kế Tuyến Hình Ô TÔ 6

1.Các thông số ban đầu 6

1.1 xác định các kích thước ban đầu của xe 6

1.2 Lựa chọn kích thước lốp và tính bán kính bánh xe 7

1.3 tính toán thiết kế bán kính bánh xe 8

Chương II Tính toán sức kéo của Ô Tô 8

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

2.2 xác định công suất cực đại của động cơ 9

2.3 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 9

2.4 Mômen xoắn của động cơ 9

2.5 Xát định tỉ số truyền của truyền lực chính 11

2.5.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính 12

2.5.2 Xác định tỷ số truyền của tay số 1 12

2.5.3 Tỷ số truyền của tay số II 13

2.5.4 Tỷ số truyền của tay số III 13

2.5.5 Tỷ số truyền tay số IV .14

2.5.6 Tỷ số truyền của tay số lùi 14

2.6 Xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lực học của ô tô 14

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 tốc222.10 Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc 25

2.11 Thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 27

Tài Liệu Tham Khảo 33

LỜI NÓI ĐẦU

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơ khíôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định và hiệuquả trong quá trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tếnhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , cơ động, êm dịu…

Bài Tập lớn 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 ôtô để vận dụng đểtính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hayhệ thống truyền lực của một loại ôtô cụ thể Qua đó, biết được một số thống số kỹthuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi kéo, từ đó hiểuđược nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thứcphục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ chocông việc sau này.

Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :

CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔCHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy: Lê Quang Trí

Bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Ôtô – Đại học Nông Lâm TP HCM

Sinh viên thực hiện

Lưu Văn Bình

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCMKhoa Cơ Khí - Công Nghệ

LÝ THUYẾT Ô TÔ

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA Ô TÔ

Sinh viên thực hiện : Lưu Văn Bình MSSV:

Giáo viên hướng dẫn : Lê Quang Trí

NỘI DUNG

Thông số đầu vào:

Thông sốKí hiệuSố liệuĐơn vị

TÀI LIỆU THAN KHẢO

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

Chương I Thuyết Kế Tuyến Hình Ô TÔ

Các thông số ban đầu

I.1 xác định các kích thước ban đầu của xe

Thông số Kí hiệuSố liệuĐơn vị

Số vòng quay của momencực đại

Cầu dẫn động cầu sau

Thông số được chọn Kí hiệuSố liệuĐơn vị

Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp xe

I.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 sauNên

 Trong đó:

+ Đối với ô tô tải phân bố lên cầu chủ động là cầu sau thì ta chọn

+ G2 - Tương ứng các trọng lượng của khối lượng đầy đủ tác dụng lên trục sau của ô tô,(kg).

+ G - Trọng lượng đầy đủ của ô tô, (kg);

Khoảng cách từ cầu trước đến trọng tâm khối lượng được tính bằng công thức:

 Trong đó:

G – Trọng lượng đầy đủ của ô tô, kg; L - Chiều dài cơ sở của ô tô, mm.Khoảng cách từ trọng tâm khối lượng đến cầu sau là:

I.3 tính toán thiết kế bán kính bánh xe.

Sau khi lựa chọn được lốp xe, từ các kích thước, số liệu đã biết này có thể xác định bán kính thiết kế của bánh xe:

theo công thức (II-1) trang 37 [1].

Trong đó:

B - là bề rộng của lớp tính theo đơn vị Anh

d - đường kính vành bánh xe tính theo đơn vị Anh

Khi tính toán cần lưu ý, đơn vị thông số về lốp: chiều cao của lốp H và đường kính của vành bánh xe d có thể dưới dạng đơn vị là mm hoặc inch (1inch=25,4mm).

Bán kính làm việc trung bình của bánh xe, kí hiệu là được tính theo công thức (II-2) trang 38 [1].

Ta chọn

Trong đó:

 - 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.

Chương II Tính toán sức kéo của Ô Tô

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

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:

Trong đó: G - là tổng trọng lượng của ô tô = 7400 kg 74000 N - Là vận tốc lớn nhất của ô tô 83 km/h = 23,05 m/sK- Là hệ số cản khí động học, chọn K = 0,7 (kg.)

F – Là diện tích cản chính diện F = B.H=1,638.2,220=3,63 – Là hiệu suất của hệ thống truyền lực: chọn = 0,9

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

=83 km/h = 23,05 m/s > 22,2 m/s vì vậy hệ số cản lăn được tính như sau:

Theo công thức (II – 16) trang 53 [1].

 Từ những thông số trên ta tìm được Nv:

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 ( I – 2) trang 11 [1].Trong đó:

+ và là công suất cực đại và số vòng quay tương ứng.

+ và công suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính ngoài của động cơ.

+ Đối với động cơ xăng:a = b = c = 1

+ Với động cơ xăng chọn  =1,1 ( vì động cơ xăng không hạn chế số vòng quay) Theo số liệu trang 140 [1].

2.4 Mômen xoắn của động cơ

Mômen xoắn của động cơ được xác định bằng công thức (I – 3) trang 12 [1].Trong đó: Me – mômen xoắn của động cơ, N.m;

Ne – công suất làm việc của động cơ, kW; - số vòng quay của trục khuỷu, v/ph.

Bảng 2.1 số liệu đường đặc tính ngoài động cơBảng 2.1:Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ

Bảng 2.1:Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ

0.00010.00020.00030.00040.00050.00060.00070.00080.00090.000100.000f(x) = 0.02 x + 14.7

R² = 0.93

f(x) = − 0.03 x + 356.68R² = 0.71

Hình 2.1: Biểu đồ đường đặc tính

Hình 2.1: Biểu đồ đường đặc tính

2.5 Xát 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].

 Trong đó:

Tỉ số truyền của hợp số chính Tỉ số truyền của hợp số phụ Tỉ số truyền của truyền lực chính Tỉ số truyền của truyền lực cuối cùng.

2.5.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

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

Theo đề bài cho ta có được thông số :Tỉ số truyền lực

2.5.2 Xác định tỷ số truyền của tay số 1

Tỷ số truyền của tay số 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: dựa vào công thức ( IV – 29 ) trang 127 [1].

α : vì xe di chuyển trên đường bằng nên = 0

Ψmax là hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đường.

Mặt khác còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường:

( IV – 31 trang 128 [1])

 Suy ra được: ta chọn

 Xác định tỷ số truyền của các tay số trung gian

Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo cấp số nhân

Công bội được xác định theo biểu thức;

( IV – 39) trang 130 [1] Trong đó:

n - là số cấp trong hộp số; n = 4- tỉ số truyền tay số 1

- tỷ số truyền của tay số cuối trong hộp số

Tỷ số truyền tay số thứ i được xác định theo công thức sau:( IV – 4) trang 131 [1] Trong đó:

- 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 2.5.4 Tỷ số truyền của tay số III 2.5.5 Tỷ số truyền tay số IV

Tra bảng ( IV – 2 ) trang 132 [1]

Tỉ số truyền hộp số 4 cấp thì tỉ số cuối cùng

2.5.6 Tỷ số truyền của tay số lùi

Xác định tỷ số truyền của số lùi: Khi xe chạy lùi, vận tốc của xe phải nhỏ để đảm bảo an toàn, nên thường chọn tỉ số truyền của số lùi nhưsau: dựa theo công thức trang 142.

Kiểm tra tỷ số truyền tay số lùi theo điều kiện bám

 Vậy thỏa mãn điều kiện.

Bảng 2.2: tỷ số truyền của các tay số

Tỷ số truyền

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

Phương trình cân bằng lực kéo:

( IV – 9) trang 95 [1]. Trong đó:

– là lực kéo tiếp tuyến của bánh xe tương ứng ở cấp số i – Là tỉ số truyền của cấp số i

– Tỉ số truyền lực chính (a)

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

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

+ Pw – lực cản không khí Pw = K.F.v2

 Vận tốc ứng với mỗi tay số

Cong thức (IV – 35) trang 129 [1] (b)

Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với từng tỉ số truyền.Bảng 2.3: Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

Bảng 2.3:Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

Tay số 1Tay số 2Tay số 3Tay số 4

800304,07015717,59 1,45810162,14 2,2566570,2933,4894247,9975,396855,510306,21415828,41 1,56010233,79 2,4126616,6173,7314277,9475,770

Bảng 2.3:Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

Tay số 1Tay số 2Tay số 3Tay số 4

911,020308,20415931,26 1,66110300,29 2,5696659,6123,9734305,7456,145966,531310,03916026,14 1,76210361,64 2,7256699,2764,2154331,396,5191022,041311,72116113,06 1,86310417,84 2,8826735,6114,4574354,8826,8941077,551313,24816192,02 1,96410468,89 3,0386768,6164,6994376,2227,2681133,061314,62216263,01 2,06610514,78 3,1956798,2914,9414395,4087,6421188,571315,84116326,03 2,16710555,53 3,3516824,6365,1834412,4418,0171244,082316,90616381,09 2,26810591,13 3,5086847,6515,4254427,3228,3911299,592317,81716428,18 2,36910621,57 3,6646867,3375,6674440,0498,7661355,102318,57416467,31 2,47010646,87 3,8216883,6925,9094450,6249,1401410,612319,17716498,47 2,57110667,02 3,9776896,7186,1524459,0459,5151466,122319,62616521,66 2,67310682,01 4,1346906,4146,3944465,3149,8891521,633319,92016536,89 2,77410691,86 4,2906912,786,6364469,43 10,2631577,143320,06116544,15 2,87510696,56 4,4476915,8166,8784471,393 10,6381632,653320,04716543,45 2,97610696,1 4,6036915,5227,1204471,203 11,0121688,163319,87916534,78 3,07710690,5 4,7606911,8987,3624468,86 11,3871743,673319,55816518,15 3,17910679,74 4,9166904,9457,6044464,364 11,7611799,184319,08216493,55 3,28010663,84 5,0736894,6617,8464457,716 12,1351854,694318,45216460,98 3,38110642,78 5,2296881,0488,0884448,914 12,5101910,204317,66816420,45 3,48210616,58 5,3866864,1058,3304437,959 12,8841965,714316,72916371,95 3,58310585,22 5,5426843,8328,5724424,852 13,2592021,224315,63716315,49 3,68510548,71 5,6996820,2298,8144409,592 13,6332076,735314,39116251,06 3,78610507,06 5,8556793,2969,0564392,178 14,0072132,245312,99016178,67 3,88710460,25 6,0126763,0349,2994372,612 14,3822187,755311,43516098,3 3,98810408,29 6,1686729,4419,5414350,893 14,7562243,265309,72716009,98 4,08910351,19 6,3256692,5199,7834327,021 15,1312298,776307,86415913,69 4,19110288,93 6,4816652,266 10,0254300,996 15,5052354,286305,84715809,43 4,29210221,52 6,6386608,684 10,2674272,818 15,8802409,796303,67615697,2 4,39310148,96 6,7956561,772 10,5094242,488 16,2542465,306301,35115577,02 4,49410071,26 6,9516511,531 10,7514210,004 16,6282520,816298,87115448,86 4,5959988,398 7,1086457,959 10,9934175,368 17,0032576,327296,23815312,74 4,6979900,39 7,2646401,057 11,2354138,578 17,3772631,837293,45015168,65 4,7989807,231 7,4216340,826 11,4774099,636 17,7522687,347290,50915016,6 4,8999708,922 7,5776277,265 11,7194058,54 18,1262742,857287,41314856,58 5,0009605,463 7,7346210,374 11,9614015,292 18,5002798,367284,16314688,6 5,1019496,854 7,8906140,153 12,2033969,891 18,8752853,878280,75914512,65 5,2039383,094 8,0476066,602 12,4463922,337 19,2492909,388277,20114328,73 5,3049264,184 8,2035989,721 12,6883872,63 19,6242964,898273,48914136,85 5,4059140,124 8,3605909,51 12,9303820,77 19,9983020,408269,62313937 5,5069010,913 8,5165825,97 13,1723766,758 20,3723075,918265,60313729,19 5,6078876,553 8,6735739,1 13,4143710,592 20,7473131,429261,42813513,41 5,7088737,042 8,8295648,899 13,6563652,273 21,1213186,939257,10013289,67 5,8108592,381 8,9865555,369 13,8983591,802 21,4963242,449252,61713057,96 5,9118442,569 9,1425458,509 14,1403529,177 21,8703297,959247,98012818,28 6,0128287,608 9,2995358,32 14,3823464,4 22,245

Bảng 2.3:Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

Tay số 1Tay số 2Tay số 3Tay số 4

3353,469243,19012570,64 6,1138127,496 9,4555254,8 14,6243397,47 22,6193408,980238,24512315,03 6,2147962,234 9,6125147,95 14,8663328,387 22,9933464,490233,14612051,46 6,3167791,821 9,7685037,771 15,1083257,151 23,3683520,000227,89211779,92 6,4177616,259 9,9254924,262 15,3503183,762 23,742

f V

Với f 0 0, 015 0,02

ta chọn Khi vận tốc v 22 m/s ta chọn f f0

= 0,015Khi vận tốc v 22 m/s ta chọn f = 0,02  Lập bảng tính Pc, P

Bảng 2.4: Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số

B ng 2.4: Giá tr l c c n ng v i mỗỗi tay sỗốảị ựả ứớ

Hinh 2.2: Đồ thị cân bằng lực kéo

+ 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 đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.

+ Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổng lực cản làlực 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

( IV – 1) trang 88 [1] Trong đó:

Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác địnhtheo công thức:

( IV – 3) trang 89 [1]Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị theo bảng trên:+ Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

= Nf + Nw

= G.f.v +K.F.v3 ( IV – 6) trang 91 [1]+ Lập bảng tính

Bảng 2.5: Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số

Bảng 2.5: Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số

V(m/s) 06,4179,92515,35023,742

Nc(kW) 010,16817,17331,91069,146 Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng:

Bảng 2.6: PT cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô

Bảng 2.6: PT cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất củaôtô

800,00025,4691,4582,2563,4895,39622,922855,51027,4281,5602,4123,7315,77024,685911,02029,3981,6612,5693,9736,14526,458966,53131,3751,7622,7254,2156,51928,2371022,04133,3571,8632,8824,4576,89430,0211077,55135,3411,9643,0384,6997,26831,8061133,06137,3242,0663,1954,9417,64233,5921188,57139,3042,1673,3515,1838,01735,3741244,08241,2792,2683,5085,4258,39137,1511299,59243,2452,3693,6645,6678,76638,9201355,10245,1992,4703,8215,9099,14040,6791410,61247,1402,5713,9776,1529,51542,4261466,12249,0632,6734,1346,3949,88944,1571521,63350,9682,7744,2906,63610,26345,8711577,14352,8512,8754,4476,87810,63847,5661632,65354,7082,9764,6037,12011,01249,2381688,16356,5393,0774,7607,36211,38750,8851743,67358,3393,1794,9167,60411,76152,5051799,18460,1073,2805,0737,84612,13554,0961854,69461,8393,3815,2298,08812,51055,6551910,20463,5333,4825,3868,33012,88457,1801965,71465,1863,5835,5428,57213,25958,6682021,22466,7963,6855,6998,81413,63360,1162076,73568,3593,7865,8559,05614,00761,5232132,24569,8743,8876,0129,29914,38262,8862187,75571,3373,9886,1689,54114,75664,2032243,26572,7454,0896,3259,78315,13165,4712298,77674,0974,1916,48110,02515,50566,6872354,28675,3894,2926,63810,26715,88067,8502409,79676,6194,3936,79510,50916,25468,9572465,30677,7844,4946,95110,75116,62870,0052520,81678,8814,5957,10810,99317,00370,9932576,32779,9084,6977,26411,23517,37771,9172631,83780,8614,7987,42111,47717,75272,7752687,34781,7394,8997,57711,71918,12673,5652742,85782,5385,0007,73411,96118,50074,2852798,36783,2575,1017,89012,20318,87574,9312853,87883,8915,2038,04712,44619,24975,502