Thuyết Kế Tuyến Hình Ô TÔ
tính toán thiết kế bán kính bánh xe
theo công thức (II-1) trang 37 [1].
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%,4mm).
Bán kính làm việc trung bình của bánh xe, kí hiệu là được tính theo công thức (II-2) trang 38 [1].
- 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.
Tính toán sức kéo của Ô Tô
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/s K- 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: 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:
xác định công suất cực đại của động cơ
Công suất lớn nhất của động cơ: đề bài cho.
Công suất cực đại N 85,79 kW
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].
+ 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].
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 cơ
Bảng 2.1:Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ
Bảng 2.1:Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ
Hình 2.1: Biểu đồ đường đặc tính
Hình 2.1: Biểu đồ đường đặc tính
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].
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 của ô tô ở số truyền cao nhất trong hộp số.
Theo đề bài cho ta có được thông số :
Tỉ số truyền lực chính
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].
Trong đó: lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động : lực cản tổng cộng của đường
Khi ô tô chuyển động ở tay số I ,vận tốc của ôtô nhỏ nên bỏ qua lực cản không khí.
Theo công thức ( IV – 30) trang 127 [1].
Hệ số cản lăn f = 0,02 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:
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;
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:
- 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
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 như sau: 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
Tay số I II III IV Số lùi
Xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lực học của ô tô
Phương trình cân bằng lực kéo:
– 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
+ P f – lực cản lăn P f = G.f = G.f (do = 0) + P i – lực cản lên dốc P i = G = 0 (do = 0) + P j – lực quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)
Vận tốc ứng với mỗi tay số
Lập bảng tính P k 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 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 ne Me Pk1 V1 Pk2 V2 Pk3 V3 Pk4 V4
Bảng 2.3:Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số
Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 ne Me Pk1 V1 Pk2 V2 Pk3 V3 Pk4 V4
Bảng 2.3:Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số
Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 ne Me Pk1 V1 Pk2 V2 Pk3 V3 Pk4 V4
Phương trình cân bằng lực cản P c.
Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió
Khi vận tốc v 22 m/s ta chọn f f 0 = 0,015
Khi vận tốc v 22 m/s ta chọn f = 0,02
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 sỗốả ị ự ả ứ ớ v n tỗốc m/s ậ 0,00 6,42 9,92 15,35 23,74
Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:
+ G φ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động.
+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8)
Hinh 2.2: Đồ thị cân bằng lực kéo
Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pc v (m/s
Hình 2.2: đồ thị cân bằng lực kéo
+ Trục tung biểu diễn P k , P f , P w Trục hoành biểu diễn v (m/s)
+ Dạng đồ thị lực kéo của ôtô P ki = f(v) tương tự dạng đường cong M e = f(n e ) của đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.
+ Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo P ki và đường cong tổng lực cản là lực kéo dư (P kd ) dùng để tăng tốc hoặc leo dốc.
+ Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:
Phương trình cân bằng công suất
Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức:
Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị theo bảng trên:
+ Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:
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
Lập bảng và tính toán các giá trị N ki và v i 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 của ôtô ne(v/f) Ne(kW) V1 V2 V3 V4 Nk(kW)
Bảng 2.6: PT cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô ne(v/f) Ne(kW) V1 V2 V3 V4 Nk(kW)
Từ những thông số trên ta vẽ được đồ thị cân bằng công suất trên ô tô
Hinh2.3: Đồ thị cân bằng công suất của ô tô
Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nc v (m/s)
Hình 2.3: đồ thị cân bằng công suất
Đồ thị nhân tố động lực học
Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến P k và lực cản không khí P w với trọng lượng toàn bộ của ôtô Tỷ số này được ký hiệu là “D” Dựa vào công thức ( IV – 16) trang 102 [1].
+ Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc độ chuyển động v của ôtô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính tốc độ ngoài, D = f(v) + Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:
Bảng 2.7 nhân tố động học
Bảng 2.7: Nhân tố động lực học ne Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4
Bảng 2.7: Nhân tố động lực học ne Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4 Me(N.m)
Nhân tố động học theo điều kiện bám được xác định như sau :
Ta có công thức ( IV – 18) trang 103 [1].
Bảng 2.8 nhân tố động lực học theo điều kiện bám
Bảng 2.8: Nhân tố động lực học theo điều kiện bám
Dựa vào kết quả bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học của ôtô
Hình 2.4: Đồ thị nhân tố động lực học ôtô
+ Dạng của dồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự như dạng đồ thị lực kéo P k = f(v); nhưng ở những vân tốc lớn thì đường cong dốc hơn.
Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1max tại tay số thấp nhất thể hiện khả năng khắc phục sức cản chuyển động lớn nhất của đường, được tính bằng công thức D1max = ψmax.
- 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 bám của các bánh xe chủ động với mặt đường.
+ Nhân tố động học theo điều kiện bám D φ được xác định như sau:
+ Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau : Ψ D D φ
+ Vùng giới hạn giữa đường cong D φ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực học là vùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > D φ 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 tế xảy ra.
Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 22
+ Biểu thức tính gia tốc :
J = g + Khi ôtô chuyển động trên đường bằng (a = 0) thì:
+ D i – giá trị nhân tố động lực học ở tay số thứ i tương ứng với tốc độ v i đã biết từ đồ thị D = f(v);
+ f, i – hệ số cản lăn và độ dốc của đường;
+ j i – gia tốc của ôtô ở tay số thứ i.
+ là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay
Bảng 2.9: hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay b ng 2.9: h sỗố nh hả ệ ả ưởng c a khỗối lủ ượng
Khi ô tô chuyển động với vận tốc v22 m/s thì f=f 0 (1+)
Lập bảng tính toán các giá trị j i theo v i ứng với từng tay số:
Bảng 2.10: Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số
Bảng 2.10: Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số
Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4
Bảng 2.10: Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số
Từ kết quả bảng tính, xây dựng đồ thị j = f(v):
Hình 5 Đồ thị gia tốc của ô tô j1 j2v (m/sj3 j4
Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc
Xây dựng đồ thị gia tốc ngược
Biểu thức xác định thời gian tăng tốc:
Từ CT: j = → dt = dv ( IV – 24) trang 114 [1]
= f(v); v = v1 ; v = v2 và trục hoành của đồ thị gia tốc ngược.
Lập bảng tính giá trị theo v:
Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4
Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4
Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị = f(v):
Hình2.5: Đồ thị gia tốc ngược
Hình2.5: đồ thị gia tốc ngược
Thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô
Xát định thông số Vmax của từng tay số
Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang số cao là tại Vmax của từng tay số.
Quãng đường tăng tốc dS = v.dt →
Ta có : Si = – với phần diện tích giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t = t1 ; t = t2 và trục tung đồ thị thời gian tăng tốc.
Quãng đường tăng tốc từ vmin ÷ vmax :
Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô
- Có xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyển số.
+ Sự mất mát về tốc độ khi chuyển số sẽ phụ thuộc vào trình độ người lái, kết cấu của hộp số và loại động cơ đặt trên ôtô
+ Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 2s Tính toán sự mất mát tốc độ trong thời gian chuyển số (giả thiết: người lái xe có trình độ thấp và thời gian chuyển số giữa các tay số là khác nhau): Δv = (m/s)
Trong đó: + f – hệ số cản lăn của đường f = f0
+ g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2]) + t – thời gian chuyển số [s]
Hình 2.12: : Độ giảm vận tốc khi sang số
B ng 2.12: Đ gi m v n tỗốc khi sang sỗố ả ộ ả ậ δ i Δt (s) Δv (m/s) v imax (m/s) số 1 → số 2 1,73 Thời gian chuyển số ở giữa các tay số: ∆t 1(s)
Bảng 2.12: giá trị (t), (s) với mỗi vận tốc
Bảng 2.12: giá trị (t), (s) với mỗi vận tốc
Bảng 2.12: giá trị (t), (s) với mỗi vận tốc
Bảng 2.12: giá trị (t), (s) với mỗi vận tốc
Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc.
Hình 2.6: đỗồ th th i gian và qu ng đ ị ờ ả ườ ng tăng tỗốc
Hình 2.6: đồ thị thời gian và quảng đường tăng tốc