bài tập lớn lý thuyết ô tô tính toán sức kéo ô tô 4

Bài lập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô đề vận dụng để tinh toán sức kéo và động

Tên đề tài: Tính toán sức kéo ô tô

Loại ô tô: Xe con | cau Tải trọng/Số chỗ ngôi: 5

Người hướng dẫn: Th.S Vũ Văn Định

TP.Hồ Chí Minh 2021

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơ khí

Ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác đề đảm bảo tính an toàn, ôn định và hiệu

quả trong quá trình sử dụng Các tính chất bao gầm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên

liệu, động lực học phanh, tỉnh ôn định, cơ động, êm dịu Bài lập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng

những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô đề vận dụng để

tinh toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ôtô cụ thể Qua đó, biết được một số thống sỐ kỹ thuật,

trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi kéo, từ đó hiểu được nội dựng, ý nghĩa của bài tập và góp phân vào việc củng cô nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bồ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :

- CHUONG | : THIET KE TUYEN HINH OTO - CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dân của thay Vũ Văn Định Bộ

môn Lý thuyết ôtô — Đại học Giao Thông Vận Tải Phân Hiệu tại TP Hồ Chí Minh

Sinh viên thực hiện Vũ Đức Danh

NHẬN XÉT CỦA GVHD

CHƯƠNG I: THIẾT KÉ TUYỂN HÌNH Ô TÔ co ccSrtsrerrirrrrirrrrrrrrre 1

1.I Xác định các kích thước cơ bản CỦa X€ c S- c ĂQ SH ng ng gi yy 1 1.2 Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn - - «se seexeeserx 1

1.3 Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tÔ -. -cSS- cSc+cseeesee 2

2.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô 8

2.3.2 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ô tô 11

2.3.3 Đồ thị nhân tố động lực học - «kh HH HH HH re 12

2.3.4 Xác định khả năng tăng tốc của ô tô — xây dựng đồ thị gia tốc 14

2.3.5 Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc — quãng đường tăng tốc - - 17

KẾT LUẬN - CC tt TH TT TH TH TT TT TT TT TT TT 22

GVHD: TH.S VŨ VĂN ĐỊNH SVTH: VŨ ĐỨC DANH

CHUONG 1: THIET KE TUYEN HÌNH Ô TÔ

1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe - Ba hình chiếu của xe Vinfast Lux A2.0

nhiền liệu trực tiếp

b) Thông số chọn:

- lrọng lượng bản thân: 1797 kg - lrọng lượng hành khách: 60 kg/người - Trong lượng hành lí: 20 kg/người

- Hiệu suất truyền lực:

- Hệ số cản không khí: K=0,25

- Hệ số cản lăn khi V < 22 m/s la

c) Thông số tính chọn : - Hệ số cản mặt đường tương ứng với Vua Bán kính bánh xe :

( +B : 245 Bé réng cua lép (mm) có kí higu: 245/45 R18 „ +45: tỷ lệ (%)

+ R:18 đường kính trong của lốp (inch) - Bán kính thiết kế của bánh xe:

- Diện tích cản chính diện:

F = 0,78.B).Ho = 0,78 1450 1464 = 1,66 - Công thức bánh xe: 4x2

1.3 Xác định trọng lượng và phân bồ trọng lượng lên ô tô - Xe Vinfast Lux A2.0 5 ché:

+ Tự trọng (trong luong ban than): Go = 1797 (kG) + Tai trong (hang hoa, hanh ly, .): G, = 20 (kG)

Trọng lượng:

+ Go- ty trong G = Gạ+n.(A + Gi) | +n~ SỐ người (n = 5) + A— khôi lượng người

2

SVTH: VŨ ĐỨC DANH GVHD: TH.S VŨ VĂN ĐỊNH Phân bó trọng lượng: xe con tai trọng tác dụng lên cầu trước (G¡) chiếm 50% Chon G; = 50%G

G1 = 50% 2197 = 1098,5 (kG) = 10985 (N) G2 = (1 — 50%) 2197 = 1098,5 (kG) = 10985 (N)

Vay Gi = G;= 10985 (N)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài 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 công 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: N; = f{n.) + Đường mômen xoắn : M, = f{n.) + Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : g = Ấn.)

Đặt À=_ với động cơ xăng không hạn chế tốc độ có (A = 1,1 z 1,2)

Chon A = 1,1 (d6i với động cơ xăng)

F: dién tich can chinh dién ( F = 1,66 m° )

Hiệu suất truyền lực: = 0,9 (tr 15) Hệ số cản tổng cộng của đường: = 0,45

Nev =

Ney = 73014,4 (W)= 73,0144 (kW) - Vậy công suất động cơ của theo điều kiện cản chuyên động: Nev = 73,0144 (kW)

- Céng suất cực đại của động cơ:

(2) — Nemax == = 74,5806 (kW)

- Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài: + Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức ledeman)

Bảng 1:Bảng thê hiện mômen và công suất động cơ

Sau khi tính toán và xử lí số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngoài với Công

suất N¿(kW) và Mômen xoắn M.(N.m):

Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Vòng/phút

160 40 120 80 60 40 20

Mamax = 148,38 (N.m) + Trị s6 céng suat Nemex & trén chi là phần công suất động cơ dùng để khác phục các lực cản chuyên động Đề chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng thêm phần công khắc phục các lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí Vì vật phải chọn công suất lớn nhất là :

Nemax = 1,1 * Nemax = 1,1 * 74,58 = 82,038 (kW)

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực - Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực : la=lo.In le lọ

Trong đó : + i¡ — tỷ số truyền của HTTL

+io — tỷ số truyền của truyền lực chính + ïạ — tỷ số truyền của hộp số + i, — ty số truyền của truyền lực cuối cùng +i, — ty số truyền của hộp số phụ - Thông thường, chọn 1 = 1; 1, = 1 2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính

- Được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyên động với vận tốc lớn nhất ở

tay số cao nhất của hộp số - Ta có:

Trong đó: + r„= 0,3021 (m)

+ ny — số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất

+ Vex = 160 (km/h) = 44,44 (m/s) — tốc độ lớn nhất của ôtô

+ ine= 1 — ty số truyền của tay số cao nhất trong hộp số

+ ipe = 1- ty số truyền của hộp phân phối chính

> ig = 0,105 = 4,28 2.2.2 Tỷ số truyền của hộp số

a Tỷ số truyền của fay số 1

- Ty số truyền của tay số I được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục được lực cản

lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyền động

- Theo điều kiện chuyên động, ta có: Pkmax Pụumax T Pw

+ Pmax — lực kéo lớn nhất của động cơ

+ Py„zv — lực cản tông cộng của đường

+ Pự — lực cản không khí

- Khi ôtô chuyển động ở tay số 1 thi van toc nhỏ nên có thể bỏ qua lực cản không khí Pụ„

- Vậy : Pxma.=

Winax.G (Me max = 148,38 [N.m] ) (CT 3-9,tr106)

= = 5,22 (3)

- Mat khác, Pxma còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường:

Pamav Pạ = mụ,G,.(0

SVTH: VŨ ĐỨC DANH GVHD: TH.S VŨ VĂN ĐỊNH

myC„@

Trong đó: + m,— hệ số lại tải trọng (my =l) + Gy = 8788 (N) — tai trọng tác dụng lên cầu chủ động(G2) + œ— hệ số bám của mặt đường (chọn ọ = 0.8 : đường tốt)

Fa + Tỷ số truyền của tay số 5: is= 7 == 1,93 + Tỷ số truyền của tay số 6: ins = = =1,55 + Tỷ số truyền của tay số 7: 7 = = = 1,25 + Tỷ số truyền của tay số 8: hg = = =1 - Tỷ số truyền của tay số lùi: ta = 1,2 im = 1,2 4,64 =5,57 (5) Kiểm tra tỷ số truyền của tay số lùi theo điều kiện bám:

Py = mx.Gy.@ my Q.0

- Từ (5) + (6) — 1ụ = 4,64 c Tỷ số truyền của các fay số Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số được thể hiện ở bảng sau:

2.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô - Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô:

P.=Pc+PitP¿tPy, (CT 1-46,tr49) Trong do: + P;, — luc kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động

(b) ae

“Lap bang tinh P, theo công thức (a),(b) với từng tỉ số truyền

SVTH: VŨ ĐỨC DANH GVHD: TH.S VŨ VĂN ĐỊNH

Bảng 2.Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay so

17.30 137.70 1200 1.91 8146.84 2.38 6543.65 2.96 5255.94 27.07 143.64 1800 2.87 8498.00 3.57 6825.70 4.44 5482.49 36.99 147.20 2400 3.82 8708.69 4.76 6994.94 5.92 5618.42 46.61 148.38 3000 4.78 8778.93 5.95 7051.35 7.40 5663.73 55.49 147.20 3600 5.73 8708.69 7.14 6994.94 8.88 5618.42 63.17 143.64 4200 6.69 8498.00 8.33 6825.70 | 10.37 5482.49 69.21 137.70 4800 7.64 8146.84 9.51 6543.65 | 11.85 5255.94 73.16 129.39 5400 8.60 7655.22 10.70 6148.77 | 13.33 4938.77 74.58 118.71 6000 9.55 7023.14 11.89 5641.08 | 14.81 4530.99 73.01 105.65 6600 10.51 6250.60 13.08 5020.56 | 16.29 4032.58

- Lap bang tinh Pc, P

Bang 3 Giá trị luc can ứng với môi tay số

329.55 | 3/5.38| 400.58 439.66 500.22 734.13 956.66 | 1301.59 | 1836.23 9666.8 | 9666.8} 9666.8 9666.8 9666.8 9666.8 9666.8 | 9666.8 9666.8

Pọ = z:.m 0 = 10985 x 1,1 x 0,8= 9666,8 (N) Dựng đồ thị P¿ =f(v) và P=f(v):

)

Đôô th tân băông lực kéo

=———— Pkl 11000.00

10000.00 9000.00 8000.00 7000.00 6000.00 $000.00 4000.00 3000.00 2000.00 1000.00

+ Truc tung biéu dién P, , Ps, Py Truc hoanh biéu dién v (m/s)

+ Dạng đồ thị lực kéo của ôtô Pụ = f{v) tương tự dạng đường cong M = fn.) cua

đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

10

SVTH: VŨ ĐỨC DANH

2.3.2 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ô tô

GVHD: TH.S VŨ VĂN ĐỊNH + Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pu: và đường cong tông lực cản là lực kéo dư (Pa) 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 tại bánh xe chủ động:

Trên đồ thị N¿ = f(v), dung đồ thị theo bảng trên:

- Xét ôtô chuyên động trên đường bằng:

= Ne + Ny

=G.£v +K.F.v (CT 1-61,tr 57) - Lập bảng tính

Bảng 5 Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số

Đôô th ‡ân băông công suất 6 tô

100.00 90.00 30.00 70.00 60.00 50.00 40.00

30.00 20.00 10.00 0.00

không khí P„ với trọng lượng toàn bộ của ôtô Tỷ số này được ký hiệu là “D”

D====f+i+†.(CT I-56,tr55)

- Xây dựng đồ thị

D,=(-KFv?) (CT 1-57,tr55)

Vị —

- Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mỗi 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 6: Nhân tổ động lực học

12

- Nhận xét:

+ Dang cua dé thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự như dạng đồ thị lực kéo P¿ = v); nhưng ở những vân tốc lớn thì đường cong dốc hơn

+ Khi chuyên động ở vùng tốc độ v > va¡ (tốc độ và¡ ứng với Di „„„ ở từng tay số)

thì ôtô chuyển động ồn định, vì trong trường hợp này thì sức cản chuyền động tăng, tốc

độ ôtô giảm và nhân to động lực học D tăng Ngược lại, vùng tốc độ v < vạ ¡ là vùng làm

việc không ôn định ở từng tay số của ôtô

+ Giá trị nhân tố động lực học cực đại Dị „„„ ở tay 36 thap nhat biéu thi kha nang

khắc phục sức cản chuyên động lơn nhat cha dudng: Dy mex = Wimax - Vùng chuyền 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 tổ động học theo điều kiện bám Dạ được xác định như sau:

Dy = = (CT 1-8,tr56) + Để ôtô chuyên động không bị trượt quay thì nhân tô động lực học D phải thoả

mãn điều kiện sau :

- Biểu thức tính gia tốc : J=.g (CT 1-64,tr59) - Khi ôtô chuyên động trên đường bằng (a = 0) thì: Ji=.g (CT 1-65,tr59)

Trong đó: + D; — giá trị nhân to động lực học ở tay 36 thir i tương ứng với tốc độ

vị đã biết từ đồ thị D = fv):

+ ˆi— hệ số cản lăn và độ dốc của đường;

+ ]¡ — gia tốc của ôtô ở tay số thứ ¡ + là hệ số kế đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyên động quay

= 1+0.05(1+in?) (CT 1-37,tr41)

14

SVTH: VŨ ĐỨC DANH GVHD: TH.S VŨ VĂN ĐỊNH Ta có:

Bảng 8 Hệ số kề đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

2.13 1.74 1.50 1.34 1.24 1.17 1.13 1.10

Khi ô tô chuyên động với vận tốc v < 22 m/s thì f=f,

Khi ô tô chuyên động với vận tốc v > 22 m/s thì f=f„(1+)

- Lập bảng tính toán các giá trị j¡ theo vị ứng với từng tay số:

Bảng 9 Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

15

SVTH: VŨ ĐỨC DANH GVHD: TH.S VŨ VĂN ĐỊNH + Gia tốc cực đại của ôtô lớn nhất ở tay số một và giảm dân đến tay số cuối cùng + Tốc độ nhỏ nhất của ôtô vạ¡ạ = 0,96 (m/) tương ứng với số vòng quay ôn định nhỏ nhất của động cơ n„„ = 600 (vòng/phú0)

+ Trong khoảng vận tốc từ 0 đến vạ¡„ ôtô bắt đầu khởi hành, khi đó, l¡ hợp trượt và

bướm ga mở dân dân + Ở tốc độ v„a„ = 44,44 (m⁄s) thì j, = 0, lúc đó xe không còn khả năng tăng tốc + Do ảnh hưởng của 5; ma jp (gia tốc ở tay số 2) > j¡ (gia tốc ở tay số 1) 2.3.5 Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc — quãng đường tăng tốc

2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược

- Biểu thức xác định thời gian tăng tốc:

Từ CT:J= —>dt= dv - Thời gian tăng tốc của ôtô từ tốc độ vị đến tốc độ v; sẽ là: t=.dv (CT 1-66,tr61)

+ tị — thời gian tăng tốc từ vị đến v;

+tị =E;¡ — với F¡ là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị = Ñv): v = vị ; v = v: và trục

hoành của đồ thị gia tốc ngược Thời gian tăng tốc toàn bộ: n — số khoảng chia vận tốc (Vmin — Vmax) - (vì tạij =0 —> = Do do, chi tinh toi gia tri v = 0,95v„a„ = 151,98 km/h) - Lập bảng tính giá trị theo v:

17