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

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ2.1 Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài: Để tính công suất cực đại, trước hết cần xác định công suất cần thiết Nev nhằm đảm bảo c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CƠ KHÍ

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 một cầu Tải trọng/Số chỗ ngồi:05 chỗ Vận tốc chuyển động cực đại: 195 km/h

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

Xe tham khảo: Hyundai i10

Sinh viên: Hà Văn Lâm

Mã sinh viên: 5232299

Lớp: Ô tô 1 Khóa: 27.2 Người hướng dẫn:Trần Văn Như

Hà Nội, 2024

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 3

1.1 Kích thước cơ bản của ô tô thiết kế : 3

1.2 Bố trí chung của ô tô 4

1.3 Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô: 4

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 6

2.1 Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài: 6

2.2 Tính toán thông số hệ thống truyền lực 8

2.4 Tính toán các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo: 21

KẾT LUẬN 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

1.1 Kích thước cơ bản của ô tô thiết kế :

-Ba hình chiếu của xe Hyundai i10 2022

Xe dulịch

Trong đó:

-Go là trọng lượng của ô tô khi không tải=>Go=940 9,81=9221.4N-A là trọng lượng trung bình của một người trên ô tô, trung bình mỗi người nặng 60kg =>A=65 9,81=637.65(N)

-n là số chỗ ngồi trên ô tô,kể cả người lái,n=5 chỗ

-Gh là trọng lượng hành lý.Trung bình mỗi người mang theo 20kg hành lý nên Gh=5 20 9,81=981(N)

=>G= 9221.4+637.65×5+981=13390.7(N)

* Phân bổ trọng lượng lên các trục

Xe con tải trọng tác dụng lên cầu trước G1 chiếm từ 55%÷45% Chọn G1=55%G nên tải trọng tác dụng lên cầu sau G2=45%G

-Đường kính trong của lốp d=14(inch)

-Đường kính ngoài của lốp:

=>Bán kính thiết kế: ro =142 25 , 4+165 0 , 7=¿293.3(mm)

=>Bán kính làm việc trung bình:

rk = rđ = rbx= ro = 293.3 0,93 = 272.77(mm)Với là hệ số kể đến biến dạng lốp ( =0.93÷0.935) Chọn =0.93

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

2.1 Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài:

Để tính công suất cực đại, trước hết cần xác định công suất cần thiết

Nev nhằm đảm bảo cho ô tô chuyển động đạt tốc độ cực đại vmax đã cho Sử dụng phương trình cân bằng công suất khi ô tô chuyển động ổn định với điều kiện khi đạt tốc độ vmax thi gia tốc j=0, ta tìm:

(kW)Trong đó :

-vmax=195 km/h=54.16 m/s

- là hệ số cản tổng cộng của đường khi ô tô chuyển động ở tốc độ

vmax, do xe chuyển động trên đường bằng nên

*Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

Áp dụng theo công thức kinh nghiệm của S.R.Ladenman,ta tính công suất động cơ ở số vòng quay khác nhau

(kW) Trong đó:

-Ne,ne là công suất và số vòng quay của động cơ ứng một điểm của đồ thị đặc tính ngoài

-Nemax,nN là công suất lớn nhất của động cơ và số vong quay tương ứngvới toạ độ của điểm đã biết với Nemax=93.56kW và nN=5000v/ph

- Đồng thời tính momen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòngquay ne khác nhau:

(N.m)-Trị số Memax được xác định như sau:

(N.m)

Lập bảng và ghi kết quả vào bảng:

Bảng1: Momen và công suất động cơ

-0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Đồ thị nhân tố động lực học

D1 D2 D3 D4 D5 f Dphi

Đồ thị đường đặc tính ngoài

Me Ne

2.2 Tính toán thông số hệ thống truyền lực

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực:

1.Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực chính

-Xác định tỉ số truyền của tay số 1:được xác định trên cơ sở đảm bảo

khắc phục được Sử dụng phương trình cân bằng lực kéo khi ô tô

chuyển động ổn định ở tay số 1, do vận tốc nhỏ nên bỏ qua lực cản không

khí nên =0, =0 và không kéo mooc thì

=>

 Tỉ số truyền nhỏ nhất ở tay số cuối cùng:

2 Xác định tỉ số truyền các số trung gian:

*Xác định tỉ số truyền của các tay số trung gian, ta tính theo cấp số nhân , ta có công thức:

với : n là số cấp số (n=5)

là tỉ số truyền của tay số thứ 1 (ih1)

là tỉ số truyền của tay số cuối cùng (ih5)

=>

- Tỉ số truyền tay số thứ 1 được xác định theo công thức sau:

+ tỉ số truyền của tay số 2 là :

+ tỉ số truyền của tay số 3 là :

+ tỉ số truyền của tay số 4 là :

+ tỉ số truyền của tay số 5 là :

- là lực bám của bánh xe chủ động với mặt đường

- là hệ số phân bố lại tải trọng khi kéo lên cầu chủ động;đối với cầuchủ động là cầu trước thì mki=0.8 0.9,chọn mki=0.9

- là tải trọng phân bố lên cầu chủ động ở trạng thái tĩnh,do cầu chủ động ở trạng thái tĩnh nên =G1=7364.885N

- là hệ số bám của bánh xe với mặt đường.Với đường nhựa bê tông, tình trạng khô,sạch sẽ thì =0.8 0.9.Chọn =0.9

*Tỷ số truyền của tay số lùi

- Trong tính toán thiết kế ô tô, ngoài các số tiến còn có số lùi,tỷ số truyền của số lùi thường không tính toán mà chọn theo khoảng sau:

iL=(1.2 1.3) ih1

- Ta chọn iL=1.2 ih1

=>iL = 1.2 ih1 = 1.2 2.44 = 2.928

2.3 Xây dựng đồ thị

2.3.1 Xác định các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo

* Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô khi không kéo mooc:

Pk = Pf + Pi + Pj + Pw (N)Trong đó:

-Pk là lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động

(N)-Pf là lực cản lăn (N) do

-Pi là lực cản lên dốc (N) do

-Pj là lực quán tính (N)

-Pw là lực cản không khí (N)

* Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô

- Dựng đồ thị lực kéo

(1)

(2)Trong đó:

0 10 20 30 40 50 60 70 -0.1

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Đồ thị nhân tố động lực học

D1 D2 D3 D4 D5 f Dphi

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Đồ thị khả năng tăng tốc của ô tô

J1 J2 J3 J4 J5

-Phương trình cân bằng lực cản Pc:

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

+Khi thì

Ta có thể nhận thấy mức dữ liệu kéo của ô tô ở các tay số là khác nhau

(sử dụng khi tăng tốc hoặc vượt dốc).Việc sử dụng lực kéo của ô tô còn bị

giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt đường , tức tổng lực kéo

của ô tô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường

(N)

Ta lập được bảng và vẽ đồ thị cân bằng lực kéo và tính toán

0 10 20 30 40 50 60 70 0

20 40 60 80 100 120

Đồ thị cân bằng công suất

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nc

2.3.2 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất

ĐỒ THỊ THỜI GIAN VÀ QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG

TỐC

t(s) s(m)

* Dựng đồ thị công suất cản : Xét ô tô chuyển động trên đường bằng phẳng

(N)

Ta có bảng :

0 20 40 60 80 100 120

Đồ thị cân bằng công suất

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nc

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Đồ thị cân bằng công suất

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nc

2.3.3 Đồ thị nhân tố động học

* Nhân tố động lực học.

- Nhân tố động học là tỷ số giữa hiệu số lực kéo tiếp tuyến và lực cản không khí với trọng lượng toàn bộ của ô tô Tỷ số này được kí hiệu là D:

- Điều kiện bám:

- Điều kiện để ô tô không bị trượt quay thì:

 Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc độchuyển động v của ô tô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặctính tốc độ ngoài , D=f(v)

 Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và V ở từng tay số

học theo điều kiện bám

Bảng nhân tố động học theo điều kiện bám

0 20 40 60 80 100 120

Đồ thị cân bằng công suất

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nc

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

2.3.4 Xác định gia tốc, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc

* Khả năng gia tốc của ô tô

-Gia tốc của ô tô:

(m/s2)-Xét ô tô chuyển động trên đường bằng i=0

(m/s2)+ - Giá trị nhân tố động học ở tay số thứ i tương ứng với tốc độ

đã biết từ đồ thị D=f(v);

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

+ - gia tốc của ô tô ở tay số thứ i

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

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

-Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22(m/s) thì

Ta có bảng giá trị:

-Nhận xét:

+Gia tốc cực đại ( ) của ô tô ở tay số 1 và giảm dần tới tay số cuối cùng

+Ở tốc độ =54.16(m/s) thì =0 lúc đó thì xe không còn khả năngtăng tốc

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

-Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ra có thời điểm chuyển

từ số thấp sang số cao tại của từng tay số

(m)-Trong thực tế , đối với hệ thống truyền lực của ô tô với hộp số có cấp,thời gian chuyển từ số thấp lên số cao xảy ra hiện tượng giảm vận tốc của ô tô trong một khoảng [1]:

(m/s)Với: - Thời gian sang số, chọn ứng với từng lần chuyển số

Chọn =1s

- Hệ số cản lăn của đường

g- Gia tốc trọng trường (g=9,81 [ ]

Từ công thức trên ta có bản sau: Bảng độ giảm vận tốc khi sang số

Số 1 số 2 Thời gian chuyển

số ở giữa các tay sốđược chọn =1(s)

ĐỒ THỊ THỜI GIAN VÀ QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG

TỐC

t(s) s(m)

Nhận xét: đồ thị chỉ tính đến V=95% , do tại 100% thì quãng đường tăng tốc kéo dài tới vô cực do khi này gia tốc đã rất nhỏ, gần như bằng 0.

2.4 Tính toán các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo:

Dựa vào đồ thị gia tốc ở trên xác định được =2.81 ( )

2.4.3 Khả năng kéo mooc lớn nhất:

Chọn độ dốc trung bình 25%

- Phương trình cân bằng lực kéo:

=> (N)

- Khả năng kéo mooc lớn nhất:

(N)

2.4.4 Thời gian và quãng đường tăng tốc

Dựa vào đồ thị quãng đường và thời gian tăng tốc ta xác định được:

- Thời gian tăng tốc đến 95% là: 57.4 (s)

- Thời gian tăng tốc đến 100 (km/h) là :11.63 (s)

- Quãng đường tăng tốc đến 95% là: 2212.4 (m)

- Quãng đường tăng tốc đến 100 (km/h) là: 217.56 (m)

KẾT LUẬN

Qua bài tập lớn này giúp sinh viên chúng em nắm được phương pháp thiết kế tính toán ô tô mới như: chọn công suất động cơ, xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ, xác định tỉ số truyền của động cơ,

… giúp em hiểu biết về chiếc xe mà mình nghiên cứu nhiều hơn Bên cạnh đó, những kiến thức và kĩ năng sử dụng các phần mềm tin học hỗtrợ quá trình làm bài tập lớn như CAD, Excel, Word mà thầy Trần VănNhư truyền đạt và chia sẻ lại đã giúp em thành thạo hơn trong việc sử dụng chúng, ứng dụng tốt hiệu quả của chúng nhằm nâng cao năng suất làm bài Nhưng trong việc tính toán động lực học kéo của xe chỉ

có ý nghĩa về mặt lý thuyết do tính tương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán nên không chính xác được so với thực tế Bên cạnh đó, trong quá trình tính toán cũng không tránh khỏi sai sót, em rất mong nhận được những nhận xét và đánh giá của thầy để có thể rút ra kinh nghiệm và cải thiện tốt hơn trong các môn học về sau Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Như đã giúp đỡ

em hoàn thành bài tập lớn môn Lí thuyết ô tô

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Cao Trọng Hiền và Đào Mạnh Hùng, Lý thuyết ô tô Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, 2010

2

3 Nguyễn Hùng Mạnh và Trương Mạnh Hùng, Cấu tạo ô tô Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, 2021