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

Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, độnglực học phanh, tính ổn định, cơ động, êm dịu… Bài tập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vậ

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

Sinh viên thực hiện: Võ Hữu Nguyên

Nguyễn Văn Toàn Phan Văn Định

Đà Nẵng - 2023

15t10

NH N XÉT GIÁO VIÊN H Ậ ƯỚ NG D N Ẫ

M C L C Ụ Ụ

L i nói đ u ờ ầ 5

1 Nh ng thông s c n thi t ữ ố ầ ế 6

1.1 Nh ng thông s cho tr ữ ố ướ 6 c 1.2 Thông s c n ch n ố ầ ọ 6

2 Trình t tính toán ự 6

2.1 Xác đ nh tr ng l ị ọ ượ ng và phân b tr ng l ố ọ ượ ng lên ôtô 6

2.2 Tính toán và xây d ng đ ự ườ ng đ c tính t c đ ngoài c a đ ng c ặ ố ộ ủ ộ ơ 7

2.3 Xác đ nh t s truy n c a h th ng truy n l c ị ỷ ố ề ủ ệ ố ề ự 9

2.3.1 T s truy n c a truy n l c chính ỷ ố ề ủ ề ự 9

2.3.2 T s truy n c a h p s ỷ ố ề ủ ộ ố 10

2.4 Xây d ng đ th ự ồ ị 11

2.4.1 Ph ươ ng trình cân b ng l c kéo và đ th cân b ng l c kéo c a ôtô ằ ự ồ ị ằ ự ủ 11

2.4.2 Ph ươ ng trình cân b ng công su t và đ th cân b ng công su t ằ ấ ồ ị ằ ấ c a ôtô ủ 14

2.4.3 Đ th nhân t đ ng l c h c ồ ị ố ộ ự ọ 16

2.4.4 Xác đ nh kh năng tăng t c c a ôtô – xây d ng đ th gia t c ị ả ố ủ ự ồ ị ố 20

2.4.5 Xây d ng đ th th i gian tăng t c – quãng đ ự ồ ị ờ ố ườ ng tăng t c ố 23

2.4.5.1 Xây d ng đ th gia t c ng ự ồ ị ố ượ 23 c 2.4.5.2 Cách tính th i gian tăng t c – quãng đ ờ ố ườ ng tăng t c c a ôtô ố ủ 25 2.4.5.3 L p b ng tính giá tr th i gian tăng t c – quãng đ ậ ả ị ờ ố ườ ng tăng t c c a ôtô ố ủ 26

K t lu n ế ậ 29

LỜI NÓI ĐẦU

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

có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định và hiệu quả trongquá trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, độnglực học phanh, tính ổn định, cơ động, êm dịu…

Bài tập 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 để vận dụng để tínhtoán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thông số cơ bản của động cơ hay hệ thốngtruyền 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 của ôtô khi kéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩacủa bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếptheo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy LƯU ĐỨC LỊCH,

bộ môn Lý thuyết ôtô – Đại học Bách Khoa Đà Nẵng

1 NHỮNG THÔNG SỐ CẦN THIẾT

1.1 Những thông số cho trước

Loại ô tô : Xe con

Tải trọng bản thân: G0 = 1650 Kg

Phân bố lên tải trọng lên cầu trước và cầu sau: 45%G, 55%GTốc độ lớn nhất ở số truyền cao: Vmax = 190 (Km/h) = 52,777 (m/s)

Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: ψmax = 0.3

Động cơ dùng trên ô tô: Diesel

Hệ thống truyền lực cơ khí

1.2 Thông số cần chọn

Hiệu suất truyền lực chính: ηTL = 0.93

Khối lượng trung bình của một người: 60 Kg

Go - Trọng lượng của bản thân xe

n - số chỗ ngồi

A - Trọng lượng trung bình của một người

GH - Trọng lượng hàng hóa

G = 1650+ 7*60+ 7*15 = 2175 (kg) = 21336,75 (N)

* Phân bố tải trọng lên các trục

+ Tải trọng phân bố cầu trước:

+ Tải trọng phân bố cầu sau:

2.2 Tính toán và 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 phụthuộc của các đại lượng công suất, mômen và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ theo sốvòng quay của trục khuỷu động cơ Các đường đặc tính này gồm:

+ Đường công suất: Ne = f(ne)

+ Đường mômen xoắn: Me = f(ne)

Ta có : công thức S.R.Lây Đécman :

Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài:

+ Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức 2-2)

Từ (2-2) → N e =N emax [a λ + b λ 2

Trong đó :

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

Ne và ne : công suất và số vòng quay trên đường đặc tính

Me = 9550 N n e

+ Lập bảng :

- Các thông số nN ; Ne ; Me đã có công thức tính

- Kết quả tính được ghi ở bảng :

Bảng 2.1 Bảng thể 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

Với k là hệ số thích ứng của động cơ theo momen xoắn

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

- Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực:

Trong đó: itl – tỷ số truyền của HTTL

i0 – tỷ số truyền của truyền lực chính

Được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyển động với vận tốc lớn nhất ở tay sốcao nhất của hộp số.

- Ta có:

i0=2 π rbx nemax

Trong đó: rbx = 0,35 (m)

ne max – số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất

ihn =1 – tỷ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất

ipc =1– tỷ số truyền của hộp số phụ ở số cao

 i0=2 π 0,35.6600

60.1.1.52,7 =4 ,59

2.2.2 Tỷ số truyền của hộp số

a, Tỷ số truyền của tay số 1

Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục được lực cảnlớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiệnchuyển động

- Theo điều kiện chuyển động, ta có:

Ở đây: Pk max – lực kéo lớn nhất của động cơ

Pψ max – lực cản tổng cộng của đường

Trong đó: m – hệ số lại tải trọng (m =1,2)

Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động

φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,7: đường tốt)

rb – bán kính động học của xe

 Từ (*).(**), chọn ih1 = 3

b, Tỷ số truyền của các tay số trung gian

Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo ‘cấp số nhân’

Công bội được xác định theo biểu thức:

q = n-1

√ih1

Trong đó: n – số cấp trong hộp số (n = 6)

ih1 – tỷ số truyền của tay số 1 (ih1 = 3 )

ihn - tỷ số truyền của tay số cuối cùng trong hộp số (ih5 = 1)

Trong đó: ihi – tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số (i= 1; 2;…; n-1)

Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:

+ Tỷ số truyền của tay số 2: ih2 = ih1

q2-1 = 1,4144 = 2,27+ Tỷ số truyền của tay số 3: ih3 = ih1

q3-1 = 4

1,4142 = 1,732+ Tỷ số truyền của tay số 4: ih4 = ih1

q4-1 = 12

1,4143 = 1,316+ Tỷ số truyền của tay số 5: ih5 = 1

+ Tỷ số truyền của tay số lùi: ihl = 1,2.ih1 = 1,2 3 = 3,6

c, Tỷ số truyền của các tay số

Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số được thể hiện ở bảng sau:

2.3 Xây dựng đồ thị

2.3.1 Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô

Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô:

4800 289.93 29.13 4653.46 38.33 3536.07 10.65 12729.84

5400 272.43 32.77 4372.65 43.12 3322.68 11.98 11961.66

6000 249.94 36.41 4011.61 47.91 3048.33 13.31 10974.00

6600 222.45 40.05 3570.33 52.70 2713.02 14.64 9766.86

Bảng 2.2 Tính lực kéo của từng tay số theo tốc độ của ô tô

Pf – lực cản lăn Pf = G.f.cos α = G.f (do α = 0) (2-17)

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

Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với từng tỉ số truyền

Bảng 2.2 Bảng giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

v (km/h) 0

Hình 2.2 Đồ thị cân bằng lực kéo

Nhận xét:

- 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(ne) của đường đặctính 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 (P

kd) 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 cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô

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

ne (v/p) Ne

(kW)

V1(m/s)

V2(m/s)

V3(m/s)

V4(m/s)

V5(m/s)

Bảng 2.4 Công suất của ô tô

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

- Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

Hình 2.3 Đồ thị cần bằng công suất của ô tô 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 khôngkhí Pw với trọng lượng toàn bộ của ôtô Tỷ số này được ký hiệu là “D”

Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:

n e (v/p) N e (N.M) Tay s 1ố Tay s 2ố Tay s 3ố

V 1 (m/s) D 1 (N) V 2 (m/s) D 2 (N) V 3 (m/s) D 3 (N)

600 17.11 1.60 0.4671 2.11 0.3534 2.77 0.2695

0.01

5

Bảng 2.7 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

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

v (km/h) 0

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 phụcsức cản chuyển động lớn 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 củacác bánh xe chủ động với mặt đường

Dφ=Pφ - Pω

mk.φ Gφ - K.F V2G

- Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D phải thoả mãn điềukiện sau :

Ψ ≤ D ≤ Dφ

vùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > Dφ trong giới hạn nhất định có thể dùng đường đặctính cục bộ của động cơ để chống trượt quay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra

2.3.4 Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc

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

ji – gia tốc của ôtô ở tay số thứ i

Bảng 2.8 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=f0

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì f=f0*(1+1500v ² )

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

2.77 0.2695 0.01508 2.0951 3.64 0.2045 0.01513 1.63385.53 0.2861 0.01531 2.2299 7.28 0.2164 0.01553 1.73318.30 0.2972 0.01569 2.3187 10.92 0.2237 0.01619 1.790411.06 0.3030 0.01622 2.3614 14.56 0.2264 0.01712 1.805713.83 0.3033 0.01691 2.3582 18.20 0.2245 0.01831 1.779116.60 0.2981 0.01775 2.3090 21.84 0.2180 0.01977 1.710519.36 0.2876 0.01875 2.2137 25.48 0.2070 0.02149 1.599922.13 0.2716 0.01990 2.0725 29.13 0.1913 0.02348 1.447424.90 0.2501 0.02120 1.8852 32.77 0.1710 0.02574 1.253027.66 0.2232 0.02265 1.6520 36.41 0.1461 0.02825 1.0165

1.60 0.4671 0.01503 2.9536 2.11 0.3534 0.01504 2.55043.19 0.4969 0.01510 3.1476 4.22 0.3756 0.01518 2.71744.79 0.5179 0.01523 3.2841 6.33 0.3912 0.01540 2.83266.39 0.5302 0.01541 3.3633 8.44 0.3999 0.01571 2.89627.99 0.5338 0.01564 3.3850 10.55 0.4019 0.01611 2.90819.58 0.5286 0.01592 3.3494 12.66 0.3971 0.01660 2.868211.18 0.5147 0.01625 3.2564 14.77 0.3855 0.01718 2.776712.78 0.4920 0.01663 3.1060 16.88 0.3672 0.01785 2.633514.37 0.4607 0.01707 2.8981 19.00 0.3421 0.01861 2.438615.97 0.4205 0.01755 2.6329 21.11 0.3102 0.01945 2.192017.57 0.3717 0.01809 2.3103 23.22 0.2716 0.02039 1.8937

30.43 0.1909 0.02426 1.3727 40.05 0.1166 0.03104 0.7381

4.79 0.1550 0.01523 1.2453 1.33 0.5606 0.01502 3.16739.58 0.1628 0.01592 1.3088 2.66 0.5964 0.01507 3.375114.37 0.1663 0.01707 1.3299 3.99 0.6218 0.01516 3.522319.16 0.1655 0.01867 1.3085 5.32 0.6369 0.01528 3.608823.96 0.1604 0.02074 1.2446 6.65 0.6415 0.01544 3.634828.75 0.1510 0.02326 1.1382 7.99 0.6358 0.01564 3.600333.54 0.1373 0.02625 0.9893 9.32 0.6196 0.01587 3.505138.33 0.1193 0.02969 0.7979 10.65 0.5931 0.01613 3.349443.12 0.0969 0.03359 0.5641 11.98 0.5561 0.01643 3.133147.91 0.0703 0.03795 0.2877 13.31 0.5087 0.01677 2.856252.70 0.0393 0.04278 0.0000 14.64 0.4510 0.01714 2.5187

Bảng2.9 Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

Từ kết quả bảng tính, xây dựng đồ thị j = f (v):

v (km/h) 0

Hình 2.5 Đồ thị gia tốc ôtô

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 = 1,6 (m/s) tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ nhất củađộng cơ nmin = 600 (vòng/phút)

- 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 = 52,7 (m/s) thì jv = 0, lúc đó xe không còn khả năng tăng tốc

- Do ảnh hưởng của δj mà j2 (gia tốc ở tay số 2) > j1 (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:

Trong đó: ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2

ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị 1j = f(v); v = v1 ; v = v2 và trụchoành của đồ thị gia tốc ngược

 Thời gian tăng tốc toàn bộ: ti=∑

i =1

n

Với: n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax)

vì tại j = 0 → 1j = ∞ Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax = 180,5 km/h)

Bảng 2.10 Giá trị 1/j ứng với từng tay số

Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị 1j = f(v):

Hình 2.6 Đồ thị gia tốc ngược 2.3.5.2 Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô

- 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 người lái, kết cấu của hộp số và loại động cơ đặt trên ôtô.

+ Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số

từ 0,5s đến 2s (Với người lái có trình độ kém thì thời gian

chuyển số có thể cao hơn từ 25 ÷ 40%)

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

+ ∆t – thời gian chuyển số [s]

23.21678 0.5281 1.040 23.020 10.480 127.59022.12979 0.4825 0.450 10.220 10.930 137.81024.89602 0.5304 1.400 32.940 12.330 170.75027.66224 0.6053 1.570 41.280 13.900 212.03030.42846 0.7285 1.840 53.580 15.740 265.62029.12523 0.6909 0.080 2.240 15.820 267.85032.76588 0.7981 2.710 83.880 18.530 351.73036.40653 0.9837 3.240 112.180 21.770 463.91040.04719 1.3548 4.260 162.730 26.030 626.63038.32880 0.7979 -0.850 -33.290 25.180 593.34043.11990 0.5641 3.260 132.870 28.440 726.21047.91100 0.2877 2.040 92.880 30.480 819.09052.70210 0.0000 0.690 34.670 31.170 853.760

Từ đó ta được đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc

Do thi thoi gian va quang duong tang toc cua oto

t(s) S(m)

Hình 2.7 Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc

KẾT LUẬN

Việc tính toán động lực học kéo của ôtô chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết do tính tươngđối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán không chính xác so vớithực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo của ôtô được thực hiện trên đường hoặctrên bệ thử chuyên dùng