vehicle theory

Mục đích của tài liệu hướng dẫn thực hiện bài tập lớn của học phần “Lý thuyết ô tô” là hệ thống,kiểm tra sự hiểu vững chắc kiến thức mà sinh viên được học trong học phần Lý thuyết ô tô,

HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY INSTITUTE OF INTERNATIONAL EDUCATION

VEHICLE THEORY

Teacher guide: Nguyen Van Giao

Student: Nguyễn Hải Lâm 2182500552

Class: 21DOTQA1

Ho Chi Minh City, March 202

Lời mở đầu

Ô tô và máy kéo chiếm một vị trí quan trọng hàng đầu trong các hoạt động kinh tế và trong sinh hoạt hàng ngày Chính vì thế, việc đào tạo cán bộ chuyên môn về chuyên ngành Cơ khí ô tô, Công nghệ kỹ thuật ô tô rất quan trọng và cấp thiết.

Mục đích của tài liệu hướng dẫn thực hiện bài tập lớn của học phần “Lý thuyết ô tô” là hệ thống, kiểm tra sự hiểu vững chắc kiến thức mà sinh viên được học trong học phần Lý thuyết ô tô, biết cách vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn nghiên cứu, tính toán động lực học của các loại ô tô.

Nội dung kiến thức ở tài liệu này nhằm hướng dẫn sinh viên trình tự để tiến hành thực hiện bài tập lớn của học phần “Lý thuyết ô tô”:

-Lựa chọn kích thước lốp xe và tính bán kính bánh xe.

-Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ.

-Chọn tỉ số truyền của hệ thống truyền lực.

-Xây dựng đường đặc tính kéo của ô tô.

-Xác định các chỉ số động lực học của ô tô: nhân tố động lực học; gia tốc, thời gian và quãng đường tăng tốc.

Do thời gian có hạn, bởi vậy tài liệu này chắc sẽ có chỗ chưa hoàn thiện và thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ bạn đọc để lần tái bản sau sẽ hoàn chỉnh hơn Chân thành cảm ơn!

Giới thiệu nội dung I: Các thông số cho trước

Thông số cho trước

2.Vân tốc tối đa của ô tô (Km/h) Vamx:160Km/h

4.Chiều dài/Chiều rộng/Chiều cao

(mm)

4500/1820/1656

6.Khối lượng bản thân xe cần thiết kế

3 Cân bằng công suất theo chỉ tiêu tốc độ tối đa khi đầy tải Xác định công suất cơ bản của ô tô, chọn động cơ

4 Tính toán đường đặc tính ngoài của động cơ

5 Chọn tỉ số truyền của hệ thống truyền lực

6 Xây dựng đường đặc tính kéo của ô tô

Phần 1: Xác định khối lượng và trọng lượng đầy đủ của ô tô.

1.Khối lượng của ô tô:

-Khối lượng của ô tô được xác định bằng tổng khối lượng bản thân khối lượng chuyên chở theo sức trọng tải tiêu chuẩn và theo số chỗ ngồi hành khách, trong đó

có tài xế

m=ma+m =1800kg+200kg=2000kgt

Trong đó: m: khối lượng đầy đủ của ô tô (kg)

m : khối lượng bản thân ô tô (kg)a

mt: khối lượng chuyên chở (kg)

-Đối với ô tô con thì khối lượng chuyên chở là khối lượng chuyên chở hành khách

và được tính như sau:

mt=zn.mn=50.4=200kg

Trong đó: z : số chỗ ngồi trong xe trong đó có tài xế.n

M : khối lượng trung bình của hành khách Đối với hành khách là người n

Việt Nam thì khối lượng trung bình m =50 kg.n

2.Trọng lượng của ô tô:

-Trọng lượng đầy đủ của ô tô được xác định bằng tổng trọng lượng bản thân ô tô

và trọng lượng chuyên chở theo sức trọng tải tiêu chuẩn và theo số chỗ ngồi hành khách trong đó có tài xế

G=Ga+Gt=17658+1962=19620 (N)

Trong đó: G: trọng lượng đầy đủ của ô tô (N)

G : trọng lượng bản thân ô tô (N)a

G : trọng lượng chuyên chở (N)t

Trọng lượng bản thân của ô tô được tính như sau:

G=mg=1700.9,81=17658 (N)

Trong đó: g là gia tốc trọng trường, km/h Trong tính toán thường lấy giá trị g

=9,81m/s2

-Đối với ô tô con thì trọng lượng chuyên trở là trọng lượng chuyên chở hành kháchđược tính như sau:

Gt=z Gn n=9,81.200=1962 (N)

Trong đó: z : số chỗ ngồi trong xe trong đó có cả tài xến

G trọng lượng trung bình của hành khách (N)

-Bán kính làm việc trung bình của bánh xe r được chọn phụ thuộc vào tải trọng táck

dụng lên một bánh xe Tải trọng tối đa tác dụng lên bánh xe được xác định bởi vị trí của trọng tâm khối lượng của ô tô

-Tải trọng tác dụng lên mỗi bánh xe được xác định bởi công thức:

P =1 G 1

2 =9417,62 =4708,8(N)

P =2 G 2

2 =10202.42 =5101,2(N)Trong đó: P : tải trọng tác dụng lên mỗi bánh xe của cầu trước ô tô (N).1

P : tải trọng tác dụng lên mỗi bánh xe của cầu sau ô tô (N).2

G , G : trọng lượng của khối lượng đầy đủ tác dụng lên cầu trước và cầu1 2

sau ô tô

-Trọng lượng của khối lượng (G , G ) được xác định bởi công thức:1 2

G =0,48 G=0,48.19620=9417,6(N)1

G =0,52 G=0,52.19620=10202.4(N)2

Trong đó: G: trọng lượng đầy đủ của ô tô

-Sau khi xác định được tải trọng tác dụng lên mỗi bánh xe của cầu trước và cầu sau

ô tô, từ đó có thể xác định được tải trọng tối đa tác dụng lên mỗi bánh xe

Pmax=P1 hoặc Pmax=P2

<=>Pmax=4708,8 (N) hoặc P =5101,2 (N)max

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

a= G = 19620 =1362,92(m)

Trong đó: G: trọng lượng đầy đủ của ô tô(N)

L: chiều dài cơ sở của ô tô(N)

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

Trong đó: P : tải trọng tối đa tác dụng lên mỗi bánh xe ô tô(N).max

PmaxH: tải trọng tối đa cho phép tác dụng lên lốp xe(N)

d: đường kính của vành bánh xe(mm)

-Chiều cao của lốp h và đường kính của vành bánh xe d có thể dưới dạng đơn vị là1

mm hoặc inch (1inch=25,4mm)

-Bán kính trung bình của bánh xe r cần phải tính đến sự biến dạng của lốp xe và k

được xác định bằng công thức sau:

R = k r0

Trong đó: =0,93: hệ số biến dạng (đàn hồi) của lốp xe.

*Ta có lốp xe có kí hiệu 235/50R16Y, từ đây ta có được thông số:

+Chiều rộng của lốp B=235mm

+Tỷ số giữa chiều cao với chiều rộng của lốp xe B=50%=0,5+d=16inch=16.25,4=406,4mm

Từ đây ta xác định được chiều cao của lốp: h1=0,5B=0,5.235=117,5mmBán kính thiết kế cảu lốp xe: r0=h +1 d

2=117,5+406,42 =320,7mmCuối cùng ta xác định được bán kính làm việc trung bình của bánh xe:

Rk=r0=0,93.320,7=298,251mm

Phần 3: Cân bằng công suất theo chỉ tiêu tốc độ tối đa khi đầy tải Xác định công

suất cơ bản của ô tô, chọn động cơ

-Một trong các bài toán quan trọng của tính toán sức kéo là lựa chọn công suấtđộng cơ cho ô tô cần tính toán, thiết kế Công suất cần thiết Nev của động cơ phải

đủ đảm bảo khả năng xe chuyển động được khi đầy tải với vận tốc tối đa cho trướcVamax Ngoài ra, khi các ô tô hoạt động cần phải có lượng công suất dự trữ (tức làlượng nhân tố động lực học dự trữ khoảng 1÷1,5%) để vượt qua các lực cản đườngkhác (lên dốc, lực quán tính, lực ly tâm, …)

-Công suất cần thiết Nev của động cơ phải đủ đảm bảo khả năng xe chuyển độngđược khi đầy tải với vận tốc tối đa cho trước Vamax được xác định bằng công thứcsau:

N =eV Vamax

3,6.1000Kр(G + Kv BFsV amax/3,6 )2 2

Trong đó: N : Công suất cần thiết của động cơ(kW)eV

K : Hệ số cản không khí-K =0,3 NsB B 2m-4

F : Diện tích cản gió của ô tô(m )s 2

- Hiệu suất truyền lực

K – Hệ số điều chỉnh Khi tính toán, có thể chọn Kp=0,6÷0,8p

Vamax - Vận tốc tối đa của ô tô, km/h

- Hệ số cản tổng cộng của đường tại thời điểm ô tô chạy thẳng đạtv

vận tốc tối đa Vamax

1.Tính toán hệ số tổng cộng của đường v

-Hệ số tổng cộng của đường được xác định theo công thức:

=f+i=f+tgα = 0,02052+tg (7) =0,143304561

Trong đó: f: Hệ số cản lăn

i: Độ dốc của đường

α – Góc dốc của đường

dấu “+” là khi xe lên dốc (tức là lực Fi là lực cản dốc)

-Hệ số cản lăn được xác định bằng công thức:

f=f0(1+V2a/20000) =0,009(1+186 /20000) =0,020522

Trong đó: f0: Hệ số cản tương ứng với vận tốc ban đầu của ô tô V0.

V – Vận tốc chuyển động của ô tô (km/h)a

Giá trị gần đúng của hệ số cản lăn f0 đối với vài loại ô tô và lốp xe khi chuyển động trên đường nhựa phẳng: f =0,0080 ÷ 0,01

2.Tính diện tích cản gió của ô tô Fs

-Diện tích cản gió của ô tô được xác định bằng công thức sau:

F = 0,8Bs rH=0,8.1,820.1,656=2,411136(mm )2

Trong đó: Br: Chiều rộng toàn phần của ô tô(mm)

H: Chiều cao toàn phần của ô tô(mm)3.Lựa chọn hiệu suất truyền lực của hệ thống truyền lực

-Trong khai thác sử dụng các phương tiện cơ giới đường bộ, hiệu suất sử dụng phụthuộc vào rất nhiều yếu tố: loại ô tô, kết cấu của hệ thống truyền lực, vận tốc, điềukiện khai thác vận tải Khi tính toán, có thể chọn như sau:

+Hiệu suất sử dụng ở hệ thống truyền lực của ô tô con bằng = 0,92 0,93 

4 Số vòng quay trục khuỷu động cơ

-Số vòng quay trục khuỷu động cơ nv, tương ứng với vận tốc tối đa của ô tô được xác định từ phương trình sau (vòng/phút):

nV=Vamaxn=160.34=5440(v/p)

Trong đó: : Hệ số hồi liệu (quay vòng) của động cơ (chọn = 34)n n

Vamax: Vận tốc tối đa của ô tô, km/h

n : Số vòng quay trục khuỷu động cơ tại thời điểm ô tô đạt vận tốc tối

5.Công suất tối đa của động cơ

-Công suất tối đa của động cơ được tính từ phương trình sau:

a, b, c - các hằng số Giá trị a, b và c phụ thuộc vào đặc điểm kếtcấu

của mỗi loại động cơ Nó tương ứng với động cơ diesel 2 kỳ: a=0,87; b=1,13; c=1-Vậy dựa vào công suất tiêu chuẩn và công suất tối đa của động cơ=> động cơthuộc loại M41 thuộc mẫu ô tô 318tds hãng BWM

-Thông thường, để đảm bảo cho động cơ có đủ công suất cần thiết và thêm lượng công suất dự trữ thì công suất cực đại của động cơ thường phải lớn hơn công suấtcần thiết N từ (1,05÷1,1) lần, nghĩa là:

Nemax=1,1 N =1,1 126,2979072=138,9276379(kWeV

Phần 4 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ

1.Công suất làm việc của động cơ

-Công suất làm việc N của động cơ được xác định bằng công thức Lây Đéc Man:e

Nemax: Công suất cực đại của động cơ(kW)

N : Công suất làm việc của động cơ(kW)e

-Tốc độ làm việc của động cơ được chọn một cách tùy ý với các khoảng xác định (ví dụ, 400, 800, 1200 và v.v.) Tuy nhiên, bước nhảy hay khoảng tăng của n càngnhỏ thì đồ thị càng chính xác, nhưng để đảm bảo tính chính xác kết quả thu đượccủa đường đặc tính thì các khoảng xác định không được lớn hơn 1000

Ví dụ ở phương trình (*) ta lấy n theo % mà ta chọn (từ 20% đến 120%) vậy ta sẽ

Tương tự như vậy theo % ta lấy từ 20% đến 120% ta có được bảng sau:

n

2.Mômen xoắn của động cơ

-Momen xoắn của động cơ được xác định bằng công thức sau:

Me=9550Ne n

Trong đó: Me: mômen xoắn của động cơ, N.m

Ne – công suất làm việc của động cơ, kW

n – số vòng quay làm việc của trục khuỷu động cơ, v/p

-Tương tự như trên với những giá trị khác nhau của n (%) từ đó ta tính đượcmomen xoắn tương ứng với từng giá trị và được đưa vào bảng sau:

-Với kết quả tính được, xây dựng được đặc tính ngoài của động cơ như hình sau:

rk: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

i0: Tỉ số truyền của truyền lực chính

iDK: Tỉ số truyền ở cấp truyền cao nhất của hộp số phân phối hoặc làhộp số phụ Khi tính toán nếu trong hệ thống truyền lực có thêm hộp số bổ sung(có thể là hộp số phân phối, hoặc là hộp số phụ) thì có thể chọn iDK=1÷1,5 Nếutrong hệ thống truyền lực không có hộp số bổ sung thì chọn iDK=1

Va: Vận tốc chuyển động của ô tô, km/h

ikz: Tỉ số truyền số cuối của hộp số

-Từ (*) cỏ thể tìm được tỉ số truyền lực chính i0 như sau:

i =0,3370 nV rk

ikz idk vamax=0,337.5440.0298251160 =3,417359958

Chọn ikz =1

2.Lựa chọn tỉ số truyền hộp số

2.1 Lựa chọn tỉ số truyền ở cấp sô truyền thứ nhất i của hộp sốk1

-Tỉ số truyền tại cấp số truyền thứ nhất iк1 được tính từ điều kiện ô tô vượt quasức cản lớn nhất của đường max và được tính bằng công thức sau:

i ≥k1 G max rk

Memax idk io Kpik1≥214,5545084 0,93.0,7 319620 0, 93.0 , 298251 , 417359958=1,974519819(1)Trong đó: iDK – Tỉ số truyền của hộp số phụ hay hộp số phân phối ở số cao, sơ bộ

có thể chọn iDK=1÷1,5

Kр – Hệ số điều chỉnh Khi tính toán, có thể chọn Kp=0,6÷0,8

Ψmax – Hệ số cản tổng cộng của đường tối đa khi ô tô lên dốc

-Tính toán được iк1 có thể kiểm tra với điều kiện không có hiện tượng quay trượt bánh xe Sự quay trượt sẽ không xảy ra nếu như thỏa mãn bất đẳng thức sau: Memax io ik 1 Kp

Trong đó: F : lực bám

-Đối với trục sau ô tô:

ik1≤Memax io idk Kp G2 x rk . L

Từ (1) và (2) ta có thể xác định được ik1=2,3919

2.2 Xác định tỉ số truyền của các số trung gian trong hộp số

-Theo cấp số nhân: Vận tốc cuối cùng của xe ở các số truyền khác nhau được tính:+Số thứ tự z-1:

2.3 Xác định tỉ số truyền của cả hệ thống truyền lực

-Biết được các tỉ số truyền của hộp số, tỉ số truyền của truyền lực chính, ta có thể

dễ dàng xác định được tỉ số truyền của cả hệ thống truyền lực

truyền z có tỉ số truyền ikz, N

M – Mômen xoắn của động cơ tương ứng với cấp số truyền z có tỉ số

Vaz – Vận tốc của ô tô ở cấp số truyền z tương ứng với tốc độ quay nz-Tương ứng với cấp tỉ số truyền số 1 ta có:

V =0,377.a1 0,298 500

8,174 =6,872(km

h)2.Xây dựng đường đặc tính kéo của ô tô

-Để ô tô chuyển động được thì lực kéo đặt tại các bánh xe chủ động phải vượt qua được lực cản lăn, lực cản không khí, lực cản dốc và lực quán tính

-Lực cản không khí đối với các vận tốc chuyển động khác nhau của ô tô được xác

-Tương ứng với cấp tỉ số truyền số 1 ta có:

Từ số liệu của bảng ta có được đồ thị cân bằng lực kéo như sau: