Bài tập lớn lý thuyết Ô tô tên Đề tài tính toán sức kéo Ô tô 3

Bài tập lớn môn học Lý thuyết ô tô 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 ô tô để vận dụng để tính toán sức kéo và độ

BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ

………

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Tên đề tài: Tính toán sức kéo ô tô

Loại ô tô: Xe con Tải trọng/Số chỗ ngồi: 7 chỗ Vận tốc chuyển động cực đại: 190km/h

Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: 𝜳=0,4

Xe tham khảo: Kia Carnival

Sinh viên: Nguyễn Đức Hải Nam Lớp: Kỹ Thuật Ô Tô 2

Mã sinh viên: 211333451 Hệ: Chính quy Khóa: 62 Người hướng dẫn: Tạ Thị Thanh Huyền

Hà Nội 2024

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe 3

Các kích thước cơ bản của xe: 4

1.2 Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn 4

1.Thông số thiết kế phác thảo 4

2.Thông số chọn: 5

3.Thông số tính chọn : 5

2.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô 13

2.3.3 Đồ thị nhân tố động lực học 17

2.3.4 Xây dựng đồ thị gia tốc 20

2.3.5 Các chỉ tiêu đánh giá động lực học của ô tô 24

KẾT LUẬN 26

LỜI NÓI ĐẦU

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

Bài tập lớn môn học Lý thuyết ô tô 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 ô tô để vận dụng để tính toán sức kéo và động học kéo, xác định các thông số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một ô tô cụ thể Qua đó, biết được một số thông số kĩ thuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc của ô tô khi kéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ xung vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này

Nội dung bài tập lớn gồm có 2 chương:

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của cô Tạ Thị Thanh Huyền, bộ môn cơ khí ô tô - trường Đại học Giao Thông Vận Tải

Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Hải Nam

Chương 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ô TÔ

1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe

Hình 1.1 Tuyến hình xe kia carnival 2022

Các kích thước cơ bản của xe:

STT Thông số Ký hiệu Kích thước Đơn vị

1 Chiều dài toàn bộ L0 5155 mm

2 Chiều rộng toàn bộ B0 1995 mm

3 Chiều cao toàn bộ H0 1775 mm

4 Chiều dài cơ sở L 3090 mm

Hình 1.2 Thông số cơ bản của xe

1.2 Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn

1.Thông số thiết kế phác thảo

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 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 (𝜔𝑒 ) (2.1)

+ Đường mômen xoắn : 𝑀𝑒 = f ( 𝜔𝑒 ) (2.2) + Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : 𝑔𝑒 = f ( 𝜔𝑒) (2.3)

𝜔 N =λ với động cơ xăng không hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,2)

Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ xăng)

▪ vmax = 190 (km⁄h) = 52,78 (m/s)

Nev = 1

ƞtl [G f vmax + K F (vmax)3] (2.6) Trong đó:

• G = 2720 (kG) = 27200 (N)

• vmax = 52,78 (m⁄s) > 22 (m⁄s) Vậy hệ số cản lăn f được tính:

• Hiệu suất truyền lực: ƞtl = 0,9

• Hệ số cản tổng cộng của đường: ψmax = 0,4 (2.6)→Nev=1

- Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài:

+ Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau (Sử dụng công thức Laydecman):

(2.4)Ne=[𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥.a (ωe

𝜔N) + b (ωe

𝜔N)2− c (ωe

𝜔N)3] = 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥.[a.λ+b.λ2−c.λ3] (kW) Trong đó :

o Ne max và nN – Công suất cực đại của động cơ và số vòng quay tương ứng

o Ne và ne - Công suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính

– Ne = Nemax [a (ωe

𝜔N) + b (ωe

𝜔N)2− c (ωe

𝜔N)3] (2.9) – + Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sau :

ωN =1

2= 0,5 – Thay ωM

2]

Memax= 319,145(N.m)

0 50 100 150 200 250 300 350

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

- Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực :

𝑖𝑡𝑙 = 𝑖0 𝑖ℎ 𝑖𝑐 𝑖𝑝 (2.10)

- Trong đó :

+ 𝑖𝑡𝑙 : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

+ 𝑖0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính

+ 𝑖ℎ : Tỷ số truyền của hộp số

+ 𝑖𝑐 : Tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng

+ 𝑖𝑝: Tỷ số truyền của hộp số phụ

+ Thông thường chọn : 𝑖𝑐 = 𝑖𝑝 = 1

2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính

- Tỷ số truyền nhỏ nhất của hệ thống truyền lực :

- Ta có : (𝑖𝑜 𝑖ℎ2 = 𝑖𝑡𝑙2)

 𝑖ℎ2 = 𝑖𝑡𝑙2

𝑖0 = 10,13,98 = 2,54

- Ta có : (𝑖𝑜 𝑖ℎ3 = 𝑖𝑡𝑙3)

 𝑖ℎ3 = 𝑖𝑡𝑙3

𝑖0 = 8,03,98 = 2,02

- Ta có : (𝑖𝑜 𝑖ℎ4 = 𝑖𝑡𝑙4)

 𝑖ℎ4 = 𝑖𝑡𝑙4

𝑖 0 = 6,33,98 = 1,6

- Ta có : (𝑖𝑜 𝑖ℎ5 = 𝑖𝑡𝑙5)

 𝑖ℎ5 = 𝑖𝑡𝑙5

𝑖 0 = 5,03,98 = 1,26

- Ta có : (𝑖𝑜 𝑖ℎ6 = 𝑖𝑡𝑙6)

 𝑖ℎ6 = 𝑖𝑡𝑙6

𝑖0 = 3,983,98 = 1

- Kiểm tra điều kiện bám của bánh xe với mặt đường :

+ 𝐺𝜑 : Tải trọng tác dụng lên cầu chủ động

+ 𝜑 : Hệ số bám của mặt đường ( chọn 𝜑 = 0,8 đường tốt )

Pf = G.f.cos 𝛼 = G.f (do 𝛼 = 0) (2.16) + Pi là lực cản lên dốc :

Pi = G.sin 𝛼 = 0 (do 𝛼 = 0) (2.24)

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

Pj = 𝐺

𝑔.𝛿𝑗.j (2.17) + Pw là lực cản không khí

Pw = K.F.v2 (2.18)

- Vận tốc ứng với mỗi tay số

Vi =ωe 𝑟 𝑏𝑥

i 0 ihi (2.19)

- Lập bảng tính Pk theo công thức với từng tỉ số truyền :

Bảng 2.3 Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

- Phương trình cân bằng lực cản Pc.

Pc= Pf + Pw

- Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió

Pc = fG + KFv² (2.20) + khi v≤ 22 m/s

1500

f V

f = f +

- Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:

Pφ = G1.mk1.𝜑 (2.21)

- Trong đó:

+ mk1 – hệ số phân bố lại tải trọng ở cầu trước (chọn mk1 = 0,85)

+ G1 – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động

+ 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(ωe) 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 là lực 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

2.3.2.Phương trình và đồ thị cân bằng công suất của ôtô

- Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động:

- Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng:

Bảng 2.5 Giá trị công suất ứng với mỗi tay số

- Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị ∑𝑁𝑐 theo bảng trên:

- Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

∑ 𝑁𝑐 = Nf + Nw

∑ 𝑁𝑐 = G.f.v +K.F.v3

- Lập bảng tính ∑𝑁𝑐

-

Bảng 2.6 Giá trị công cản của ô tô ứng với mỗi vận tốc

Hình 2.3 Đồ thị cân bằng công suất

2.3.3 Đồ thị nhân tố động lực học

- Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến Pk và lực

cản không khí Pw với trọng lượng toàn bộ của ôtô Tỷ số này được ký hiệu

- 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:

- Dựa vào kết quả bảng tính ta dựng đồ thị nhân tố động lực học của ô tô

độ v < vth i là vùng làm việc không ổn định ở từng tay số của ôtô

+ Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max ở tay số thấp nhất biểu thị khả năng khắc phục sức cản chuyển động lơn nhất của đường: D1 max = 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 Dφ được xác định như sau:

Dφ = 𝑃φ − 𝑃𝑤

𝐺 = 𝑚𝑘1.φ.𝐺φ−𝐾.𝐹.𝑣

2

𝐺 (2.27) + Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau :

Vùng giới hạn giữa đường cong Dφ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực học là vùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > Dφ 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

+ f, i – hệ số cản lăn và độ dốc của đường;

+ ji – gia tốc của ôtô ở tay số thứ i

+ δj là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

δj = 1+0.05(1+ihi²) (2.30)

- Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì f=f0

- Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì f=f0 (1+ v²

1500)

- Lập bảng tính toán các giá trị ji theo vi ứng với từng tay số:

Bảng 2.9 Giá trị gia tốc của ô tô ứng với các tay số

Nhận xét:

+ Gia tốc cực đại của ôtô lớn nhất ở tay số một và giảm dần đến tay số cuối cùng

+ Tốc độ nhỏ nhất của ôtô vmin = 3,7(m/s) tương ứng với số vòng quay

ổn định nhỏ nhất của động cơ ωmin = 141,3 (rad/s)

+ Trong khoảng vận tốc từ 0 đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, khi đó, li hợp trượt và bướm ga mở dần dần

+ Ở tốc độ vmax = 52,78 (m/s) thì j = 0, lúc đó xe không còn khả năng tăng tốc

xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyển số

Δv = j ∗ ∆t = f∗g

δ j ∗ ∆t +K∗F∗V2∗g

G∗δ j ∗ ∆t (m/s) Trong đó:

• f là hệ số cản lăn của đường

• δj là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

Thời gian tăng tốc Quãng đường tăng tốc

1

• ∆t = 1- thời gian chuyển số

Đồ thị thời gian quãng đường

2.3.5 Các chỉ tiêu đánh giá động lực học của ô tô

2.3.5.2 Xác định khả năng gia tốc, thời gian tăng tốc của xe

Từ bảng tính quãng đường và thời gian tăng tốc ta thấy

max 2,3

j = (m/s2) và t100 = 16,6 (s)

2.3.5.3 Xác định khả năng kéo mooc của xe

Áp dụng phương trình cân bằng lực kéo

max 0 1 1max

0, 4.0,34

bx m

bx

G r

G

G r

KẾT LUẬN

Việc tính toán động lực học kéo của ô tô chỉ có ý nghĩa về măt lý thuyết do tính tương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán không chính xác so với thực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo của ô

tô được thực hiện trên đường hoặc trên bệ thử chuyên dùng