Thuyêt minh tiểu luận nhóm d 11

Sinh viên thực hiện: Nhóm D:

Bùi Văn Quốc (103210175 – 21C4CLC2)Lê Văn Anh Quốc (103210176 – 21C4CLC2)Nguyễn Văn Quý (103210178 – 21C4CLC2)Hồ Quang Thịnh (103210180 – 21C4CLC2)Phan Đình Tú (103210184 – 21C4CLC2)

Đặng Văn Quang Vinh (103210185 – 21C4CLC2)Bùi Tá Thiên Vũ (103210186 – 21C4CLC2)

Giảng viên phụ trách lớp học phần: TS Phan Minh Đức

Đà Nẵng – 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

BÀI TẬP MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ

-o0o -Mã lớp học phần: 1033370.2310.21.19 Nhóm sinh viên thực hiện: D

Nhiệm vụ: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ1 Số liệu cho trước:

 Loại ô tô: Tải

 Số người chở (kể cả người lái): 2 Tải trọng định mức [KG]: 3500 Vận tốc cực đại [km/h]: 100

 Sức cản lớn nhất của đường ô tô vượt được: 0.376 Lắp động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu: Tuỳ chọn

2 Yêu cầu:

2.1 Các nội dung chính thuyết minh và tính toán:

 Xác định trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ và phân bố trọng lượng ô tô. Tính chọn lốp.

 Tính chọn động cơ và xây dựng đặc tính tốc độ của động cơ. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính.

 Xác định tỷ số truyền của số cao nhất của hộp số.

 Xác định số cấp và tỷ số truyền các số trung gian của hộp số  Xác định trục bánh xe chủ động.

 Xây dựng các đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực, hệ số nhân tố động lực khiđầy tải và khi tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc.

Giảng viên phụ trách lớp học phần

Phan Minh Đức

MỤC LỤC

1 Giới thiệu chung, nhiệm vụ tính toán thiết kế

Công tác thiết kế sức kéo đóng một vai trò không thể phủ nhận trong quá trình thiết kế ô tô, ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh quan trọng của chiếc xe Hiệu suất và tiết kiệm nănglượng là một trong những yếu tố chủ chốt được xem xét Hệ thống động cơ và hệ truyền động cần phải được tối ưu hóa để giảm tiêu thụ nhiên liệu và giảm tổn thất năng lượng.

An toàn cũng là một ưu tiên hàng đầu Thiết kế sức kéo cần đảm bảo rằng ô tô có khả năng kiểm soát và phản ứng hiệu quả trong mọi tình huống giao thông và điều kiện đường Trải nghiệm lái xe cũng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ hệ truyền động, và một hệ thống mượt mà, linh hoạt có thể tạo ra cảm giác lái xe thoải mái và dễ kiểm soát.

Độ tin cậy và bền bỉ là các yếu tố không thể phớt lờ Hệ thống sức kéo cần phải hoạt động ổn định trong thời gian dài và dưới mọi điều kiện khí hậu Công nghệ cũng đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong thiết kế sức kéo, với việc tích hợp các tiện ích như hệ thống lái tự động và các tính năng thông minh khác

Ngoài ra, tuân thủ tiêu chuẩn và quy định là bước không thể thiếu để đảm bảo rằng ô tô đáp ứng các yêu cầu về an toàn và môi trường Tối ưu hóa hiệu suất và khả năng vận hành là những mục tiêu mà công tác thiết kế sức kéo nỗ lực đạt được, tạo ra những chiếc ô tô không chỉ hiệu quả mà còn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu người sử dụng và ngành công nghiệp ô tô.

- Khái Quát Nhiệm Vụ và Bước Tính Toán Sức Kéo trong Thiết Kế Ô Tô:+ Nhiệm vụ:

 Xác Định Mục Tiêu Ô Tô: Xác định mục đích sử dụng của ô tô, chẳng hạn nhưvận chuyển hàng hóa, chở hành khách, hoặc sử dụng đa dạng mục đích

 Yêu Cầu Hiệu Suất: Xác định yêu cầu về hiệu suất, bao gồm vận tốc tối đa, khả năng leo dốc, và sự linh hoạt trên mọi loại địa hình

 Yêu Cầu An Toàn: Đảm bảo tính an toàn của ô tô trong mọi tình huống, từ phanh đột ngột đến va chạm.

+ Bài toán tính toán sức kéo:

 Tính Toán Mômen Xoắn Động Cơ: Dựa trên công suất cần thiết và tốc độ vận tốc, xác định mômen xoắn cần từ động cơ.

 Tính Toán Tổng Cộng Lực Kháng: Kết hợp lực cản từ đường, lực cản gió, và lực cản địa hình để xác định tổng lực kháng.

 Tính Toán Sức Kéo Tổng Cộng: Cộng mômen xoắn và lực cản để tính toán sứckéo tổng cộng cần thiết.

+ Tối Ưu Hóa và Hiệu Chỉnh:

 Tối Ưu Hóa Hệ Truyền Động: Điều chỉnh tỉ số hộp số và các thành phần khác của hệ truyền động để tối ưu hóa hiệu suất.

+ Kiểm Tra và Đánh Giá:

 Thử Nghiệm Mô Hình: Kiểm tra kết quả tính toán trên mô hình thử nghiệm hoặc mô phỏng để đảm bảo tính chính xác và hiệu suất thực tế.

Tóm lại, quá trình này đảm bảo rằng ô tô được thiết kế sao cho có khả năng vận hành hiệu quả và an toàn trên mọi loại địa hình và điều kiện đường.

2 Tính toán thiết kế sức kéo

2.1 Xác định trọng lượng bản thân, trọng lượng toàn bộ, phân bố trọng lượng ô tô- Loại ô tô yêu cầu thiết kế: Ô tô tải, 2 chỗ

- Trình độ công nghệ của cơ sở sản xuất: Trọng lượng rỗng và trọng lượng cận lề được

hiển thị có độ chênh lệch là 3.5% để chấp nhận độ chênh lệch trong quá trình sảnxuất Điều này có nghĩa là trọng lượng được hiển thị có thể thay đổi lên xuống 3.5%so với trọng lượng thực tế để chấp nhận sai số do sự biến đổi trong quá trình sản xuất.

- Tham khảo số liệu từ “HyunDai_products-truck-vt-hd35-cargo-spec”- Xe Hyundai HD35 có 2 chỗ.

+ Khối lượng không tải: 2040 kG

+ Khối lượng 2 người: 160 kG

+ Khối lượng hàng hoá: 1300 kG

 Khối lượng toàn bộ: 2040+160+1300=3500 kG

2.3.2 Xây dựng đặc tính tốc độ của động cơ:

- 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, mômen và suất

tiêu hao nhiên liệu của động cơ theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ Các đường đặc tính này gồm:

+ Đường công suất: Ne = f(ne)+ Đường mômen xoắn : Me = f(ne)

+ Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : ge = f(ne)

Công thức động cơ được xác định : Ne=Nemax

 Để tính công suất động cơ ta cần tính

 + Công suất cần thiết của động cơ Nev

 + Công suất cực đại của động cơ Nemax

Công suất cần thiết :

- Từ (CT-1) , (CT-2) , (CT-3) ta thiết lập được đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.

Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Ne (kW)Me (N.m)

 b-2c ωωe

N = 0  ωe

ωN =b

2 – 1 (1,5

2 )

] 2,798242635KN.m =2798N.m

- Trị số công suất Nemax ở trên chỉ là phần công suất động cơ dùng để khắc phục các

lực cản chuyển động Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng thêm lực công khắcphục các lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí

Vì vậy phải chọn công suất lớn nhất là:

Nemax = 1,1 Ne = 1,1 826,963= 909,6593(KW)

2.4 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

+ Ta có tỉ số truyền của hệ thống truyền lực: itl = i0 iℎ ic ip

Ta có tỉ số truyền của truyền lực chính

- Được xác định theo điều kiện đảm bảo ô tô chuyển động với vận tốc lớn nhất ở tay

số cao nhất của hộp số I0 = 60 I2 π rb nemax

ℎ Ip.VmaxTrong đó:

+ rb : là bán kính bánh xe+ nemax : Tốc độ quay max

+ Iℎn : Tỉ số truyền tại tay số lớn nhất ( chọn = 1)+ Ip : Tỉ số truyền tại hộp số phụ ( chọn = 1)+ Vmax : Vận tốc lớn nhất

+ Theo điều kiện chuyển động ta có : Pk ≥ Pψ + Pw

+ φ : hệ số bám của bánh xe với mặt đường ( chọn φ = 0,9 )

- Tỉ các tay số trung gian

+ Chọn hệ thống tỉ số truyền của các cấp số trong hộp số theo cấp số nhân + Công bội được xác định theo công thức

q = n −1√Iℎ1Iℎn

+ Trong đó

- n: Cấp hộp số ( n=5)- Iℎ1 : Tỉ số truyền tay số 1

- Iℎn : Tỉ số truyền tại tay số lớn nhất ( chọn = 1)

q = n −1√Iℎ1Iℎn =

Ta có tỉ số truyền cao nhất của hộp số q=1,2698

Tỷ số truyền tay số thứ I được xác định theo công thức sau

1.26981=1,3+tỷ số truyền của tay số III

IℎIII= Iℎ 1

q3 −1= 1,7

1.26982=1,1+tỷ số truyền của tay số IV

IℎIV= Iℎ1q4 − 1=

1.26983=0,8+tỷ số truyền của tay số V

-Dựa trên các thông số kỹ thuật đã được cung cấp:

+Đường kính trục bánh xe: Đường kính trục bánh xe phải phù hợp với kích thước bánh xe của xe Trong trường hợp này, bán kính bánh xe là 256,3 mm, tương đương với đường kính bánh xe là 512,6 mm Đường kính trục bánh xe cần nhỏ hơn đường kính bánh xe để bánh xe có thể quay quanh trục.

+Chiều dài trục bánh xe: Chiều dài trục bánh xe cần phù hợp với khoảng cách giữa hai bánh xe Trong trường hợp này, khoảng cách giữa hai bánh xe là 1054 mm +Chiều dài trục bánh xe cần đủ để kết nối hai bánh xe.

+Tải trọng định mức: Tải trọng định mức của xe là 3500 kg,

=>Loại hệ dẫn động: Xe tải này có hệ dẫn động cầu sau, do đó trục bánh xe chủ động phải nằm ở phía sau xe.

2.8 Xây dựng các đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực, hệ số nhân tố động lựckhi đầy tải và khi tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc

I.Cân bằng công suất của ô tô tải:

1 Phương trình cân bằng công suất:

Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động

Nk=Nf± Ni± Nj+Nw

Công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động

Trong đó: j: gia tốc của ô tô

v: vận tốc chuyển động của ô tô tải

δj: hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quayg: gia tốc trọng trường

Tuy nhiên trong phương trình chỉ cần xác định thành phần Nk, Nf, Nw

Ta thấy đường biểu diễn Nf là đường bậc nhất qua gốc tọa độ nên chỉ cần xác định 2 điểm.

2880 77.65 14.76 18.74 23.79 30.21 38.36 66.013200 82.96 16.39 20.82 26.43 33.57 42.62 70.52Xét xe ô tô tải chuyển động trên đường bằng: Nc=Nf+Nw

Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

Pi: lực cản lên dốc Pi=G sinαPw: lực cản không khí Pw=K F V2

Pj: Lực cản quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định )

Pj=Gg δj j

α: góc dốc của đường i=tanα: độ dốc của đường f: hệ số cản lăn của đườngBản: Tính lực kéo Pk theo tốc độ ô tô

Tay số 1Tay số 2Tay số 3Tay số 4Tay số 5

5.31 158.46 320.00 1.63 2922.82 2.08 2301.80 2.64 1812.72 3.35 1427.57 4.25 1124.2412.61 188.17 640.00 3.27 3470.85 4.15 2733.38 5.27 2152.61 6.69 1695.23 8.50 1335.0421.40 212.9

1510.7031.19 232.74 1280.00 6.54 4292.89 8.30 3380.76 10.54 2662.44 13.38 2096.74 16.99 1651.2341.48 247.59 1600.00 8.17 4566.91 10.38 3596.56 13.18 2832.38 16.73 2230.57 21.24 1756.6351.77 257.50 1920.00 9.81 4749.58 12.45 3740.42 15.81 2945.68 20.08 2319.79 25.49 1826.9061.56 262.45 2240.00 11.44 4840.92 14.53 3812.35 18.45 3002.32 23.42 2364.41 29.74 1862.0370.35 262.4

1862.0377.65 257.50 2880.00 14.71 4749.58 18.68 3740.42 23.72 2945.68 30.11 2319.79 38.24 1826.9082.96 247.59 3200.00 16.34 4566.91 20.75 3596.56 26.35 2832.38 33.46 2230.57 42.49 1756.63

Bảng: Tính các loại lực cản theo tốc độ của ôtô

+) Pki=Memax.io ii ηtrb

Trong đó: Pki: lực lực kéo tương ứng ở cấp i ii: Tỷ số truyền của cấp số i

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

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

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

III Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học DX:

- Trong thực tế ô tô có thể làm việc với tải trọng thay đổi khi ta có biểu thức xácđịnh nhân tố động lực học như sau:

Dx=Pk− Pw

- Mặt khác: D=Pk− PwG (2)

- Từ (1) và (2) suy ra: Dx Gx=D GDDx=

+ Gex: tải trọng của ô tô ở trạng thái đang tính.

+ Trị số của α1 được biểu diễn theo thứ nguyên (0o) khi:

Gx < G suy ra tgα1 < 1, α1 < 45o (non tải)

Gx = G suy ra tgα1 = 1, α1 = 45o (đầy tải) Gx > G suy ra tgα1 > 1, α1 > 45o (quá tải)

- Đồ thị nhân tố động lực học Dx (cũng gọi là đồ thị tia) được biểu diễn kết hợp vớiđồ thị D Phần bên phải là đồ thị D khi ô tô chở đầy tải, phần bên trái là đồ thị biểuđiễn nhân tố động lực học khi xe chở tải thay đổi Dx hoặc φx (trục hoành), trụctung biểu thị nhân tố động lực học D khi đầy tải.

- Lập bảng giá trị nhân tố động lực học:- Ta có: Di = Pki− Pwi

G = (Pki - K F v2

13 ) G1- Xây dựng biểu đồ:

+ Nhân tố động lực học ứng với từng tay số được xác định:

Dn=Pk− Pw

G =(Me Iℎn Io Ipc ƞtlG rb−

- Bảng giá trị nhân tố động lực học ứng với từ vận tốc trong các tay số

- Bảng giá trị nhân tố động lực học theo điều kiện bám:

Dφ 0.49600.47990.47010.45430.42870.3875

- Đồ thị nhân tố động lực học:

Jm=Dm− fδℑ g- Trong đó:

+ m: chỉ số tương ứng với tỷ số truyền đang tính m = 1.+ D: nhân tố động học của ô tô khi chở đủ tải.

+ δℑ: hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay được tính theo công thức sau:

δℑ = 1,05 + 0,05.i2ℎm.

- Ta có bảng giá trị hệ số tính đến chuyển động xoay:

- Bảng giá trị gia tốc với từng vận tốc tại các tay số:

16.340.7320.750.4326.350.0933.46-0.3442.49-0.91- Biểu đồ gia tốc chuyển động của xe:

Đồ thị gia tốc ôtô

V Xác định thời gian tăng tốc-quãng đường tăng tốc:

1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược:

-Ta có bảng giá trị gia tốc ngược:

2 Cách tính thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc:

a) Tính thời gian tăng tốc:

Ta có:

Xét thời gian tăng tốc của ô tô từ v1 đến v2:

Vậy thời gian tăng tốc từ v1 dến v2 là:Thời gian tăng tốc:

b) Tính quãng đường tăng tốc

Ta có:

Như vậy quãng đường tăng tốc của ô tô từ v1 đến v2 là:

Lúc đó quãng đường xe đi được trong mỗi khoảng sẽ là:

Quãng đường tăng tốc là:

3 Lập bản tính giá trị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc:- Khi 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 của người lái + kết cấu của hộp số và loại động cơ đặt trên ô tô

- Tính toán sự mất mát tốc độ trong thời gian chuyển số (giả thiết: Người lái xe có trình dộ thấp và thời gian chuyển số của các tay số là khác nhau):

- Nếu tính thêm lực cản không khí thì:Độ giảm vận tốc:

- Nếu không xét lực cản không khí thì áp dụng

+ Trong đó:

:Hệ số cản tổng động ( vì xe có độ dốc bằng 0 nên =f )tc : Thời gian chuyển số (chọn 2s)

i : Hệ số tính đến chuyển động quay (i=1.05+0.05*l2hn ) - Khi áp dụng lực cản không khí

- Nếu không áp dụng lực cản không khí

+ Trong đó:

vi :Vận tốc max từng tay số

- Bảng giá trị độ giảm vận tốc, quãng đường đi:

Bảng 11 Độ giảm vận tốc khi sang số

δi Δt (s)t (s) Δt (s)v (m/s) vimax (m/s)

Thời gian chuyển sốở giữa các tay sốđược chọn: ∆t = 1(s)

34 81.900379.84 1.152 13.0164266 117.3685911.48 1.152 14.9047308 158.8308713.12 1.184 16.8194817 206.8098914.76 1.255 18.8186333 262.2433216.39 1.378 20.97674

326.7075116.26 1.378 21.9767446 358.8482718.68 1.945 25.9871235 453.9829720.75 2.329 30.4217399 599.7351420.53 2.329 31.4217399 648.5508123.72 5.016 43.12475

954.0087826.35 11.456 64.8263189 1622.7892925.98 11.456 65.82631 1722.359

89 9030.11 -5.644 77.8371211 2183.0898433.46 -2.957 63.4463337 2016.7526032.85 -2.957 64.4463337 2136.7400238.24 -1.492 52.46014

1864.6799242.49 -1.094 46.9668602 1895.7145642.49 -1.094 47.9668602 2037.97618

4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc (áp dụng thêm lực cản

đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc

m/s

3 Kết luận, tổng hợp kết quả tính toán thiết kế:

Bảng - Tính năng kỹ thuật ô tôT

1 Loại ô tô: Tải

8 Số lốp xe ở các trục:- Trục 1:

- Trục 2:

10 Lốp xe:- Ký hiệu lốp:- Bán kính thiết kế:- Áp suất bơm lốp:

205/65R16 8PR336.4511 Động cơ:

- Số cấp số truyền tiến:- Tỷ số truyền số 1:- Tỷ số truyền số 2:- Tỷ số truyền số 3:- Tỷ số truyền số 4:- Tỷ số truyền số 5:- Tỷ số truyền số lùi:

1.71.310.80.61.714 Thời gian tăng tốc đến vận tốc lớn nhất: [s] 77.837121115 Quãng đường tăng tốc đến vận tốc lớn nhất: [m] 2136.74002Bảng - Các thông số đã chọn để tính toán sức kéo ô tô

Thông số Đơn vị Khoảng giá trịthường gặp

Giá trị

chọn Tài liệu tham khảoVề kích thước ô tô, liên quan tính lực cản khí động:

[1][1]Về phân bố trọng lượng ô tô:

[2]Về lốp xe:

Về hệ thống truyền lực:

Về dẫn động các trang thiết bị phụ của động cơ, ô tô:

TÀI LIỆU THAM KHẢO