Bài tập lớn môn lý thuyết Ô tô tính toán sức kéo Ô tô

Xây dựng đường đặc tính ngoài Ta xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ theo công thức Lâyđecman: ??: là công suất tại số vòng quay bất kì ?? a, b, c là hệ số thực nghiệm, phụ thuộc

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NHÓM CHUYÊN MÔN Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG

BÀI TẬP LỚN Môn lý thuyết ô tô

Tính toán sức kéo ô tô

Trương Việt Thắng

20217774

154442 2024-2025

ĐỀ BÀI 1

Lời nói đầu 2

1 Xây dựng đường đặc tính ngoài 3

1.1 Chọn động cơ 3

1.2 Xây dựng đường đặc tính ngoài 4

2 Tính tỉ số truyền của hệ thống truyền lực (HTTL) 5

2.1 Chọn số cấp số 6

2.2 Tính tỉ số truyền của HTTL tại các cấp số 6

3 Cân bằng công suất 8

4 Cân bằng lực kéo 9

4.1 Phương trình cân bằng lực kéo 9

4.2 Đồ thị cân bằng lực kéo 10

5 Nhân tố động lực học 11

5.1 Xây dựng đường nhân tố động lực học khi xe đầy tải 11

5.2 Đồ thị nhân tố động lực học khi xe đầy tải 12

5.3 Xây dựng đường nhân tố động lực học ở các chế độ tải khác nhau 12

6 Khả năng tăng tốc của ô tô 13

6.1 Gia tốc ô tô 14

6.2 Thời gian tăng tốc 15

6.3 Quãng đường tăng tốc 17

Lời kết 19

Tài liệu tham khảo

Lốp id %

C/7 1620x1680 Diesel 3810 20800 1200 135/5 225/55R19 16

Lời nói đầu

Ngành công nghiệp ô tô toàn cầu, bao gồm cả Việt Nam, đang trải qua những thay đổi sâu sắc dưới tác động của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, khi khoa học và công nghệ không ngừng phát triển cùng xu hướng toàn cầu hóa Những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ thiết kế, hệ thống điện tử, và trí tuệ nhân tạo đã góp phần thúc đẩy sự đổi mới mạnh

mẽ trong lĩnh vực này

Vì vậy, điều quan trọng hàng đầu đối với sinh viên là phải nắm chắc những kiến thức lý thuyết cốt lõi về ô tô và luôn cập nhật công nghệ mới Đây chính là nền tảng giúp sinh viên thích nghi tốt và có thể đóng góp hiệu quả vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô

Dưới sự hướng dẫn tận tâm của thầy Nguyễn Thanh Tùng và thầy Lê Bảo Việt, chúng em đã được giải đáp mọi thắc mắc và củng cố kiến thức cơ bản về động lực học của

ô tô Thầy đã truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm của mình với sự nhiệt tình và cống hiến, giúp chúng em hiểu sâu hơn về việc tính toán sức kéo cho xe

Dù vậy, do thời gian nghiên cứu và lượng kiến thức còn hạn chế, bài làm của em vẫn còn những điểm chưa hoàn thiện Em rất mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý của thầy

để bổ sung và cải thiện kiến thức, nhằm chuẩn bị tốt hơn cho sự nghiệp trong ngành ô tô sau này

Em xin chân thành cảm ơn thầy vì sự hỗ trợ và giảng dạy tận tâm Những bài học

và kinh nghiệm quý báu từ thầy sẽ là hành trang vững chắc cho con đường phát triển trong ngành kỹ thuật ô tô của em

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy!

Sinh viên thực hiện Trương Việt Thắng

1 Xây dựng đường đặc tính ngoài

1.1 Chọn động cơ

- Chọn động cơ diesel 4 kỳ, buồng cháy trực tiếp, động cơ hạn chế tốc độ vòng quay

- Số vòng quay tại điểm đạt công suất cực đại là nN = 3810 (v/ph)

- Công thức xác định công suất:

• Trọng lượng toàn bộ xe: tự trọng xe G0, 7 hành khách:

- Công thức xác định công suất cực đại (công thức Lâyđecman):

nN = nemax (vmax= 135 (km/h)) → Nv = Nemax = 69,93 (kW)

Động cơ trên xe còn phải phát sinh cộng suất phục vụ cho các nhu cầu khác, nên lắp động cơ xe có công suất thường lớn hơn công suất 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 từ 20% - 30% Do đó ta chọn động cơ xe có công suất cực đại là 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 = 90,90 (𝑘𝑊) để lắp cho xe

1.2 Xây dựng đường đặc tính ngoài

Ta xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ theo công thức Lâyđecman:

𝑁𝑒: là công suất tại số vòng quay bất kì 𝑛𝑒

a, b, c là hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào chủng loại động cơ Đối với động cơ diesel 4 kỳ buồng cháy trực tiếp nên chọn a = 0,5; b = 1,5; c = 1

- Với giá trị của 𝑁𝑒max và 𝑛𝑁 đã có, ta lập được đường đặc tính công suất 𝑁𝑒 = 𝑓(𝑛𝑒) và đường đặc tính momen 𝑀𝑒 = 𝑓(𝑛𝑒) theo công thức: 𝑀𝑒 =103𝑁𝑒

𝜔 𝑒 = 104𝑁𝑒

1,047𝑛 𝑒

Chọn nemin = 660 (v/ph)

- Sau khi tính toán ta có bảng sau:

Bảng 1 Số liệu tính toán đường đặc tính ngoài

: số vòng quay của trục khuỷu động cơ : số vòng quay của bánh xe chủ động : tỉ số truyền của hộp số chính

: tỉ số truyền của hộp số phụ : tỉ số truyền của truyền lực chính : tỉ số truyền của truyền lực cuối cùng (thường có ở máy kéo)

Hình 1 Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ

2 Tính tỉ số truyền của hệ thống truyền lực (HTTL)

- Số liệu tính toán lại với Nemax = Nv (khi chưa tăng công suất lắp trên xe)

Bảng 2 Số liệu tính toán đường đặc tính ngoài (khi chưa tăng công suất)

Bản chất tỉ số truyền của HTTL là tích của các tỉ số truyền như 𝑖ℎ (𝑡ℎ𝑎𝑦 đổ𝑖),

; 𝑖𝑝, 𝑖𝑜, 𝑖𝑐(𝑘ℎô𝑛𝑔 đổ𝑖) Do vậy, tỉ số truyền của HTTL tại các cấp số chính là sự thay đổi

trong tỉ số truyền của hộp số (ih) Như vậy các cấp số của xe sẽ tưởng ứng với các cấp số trong hộp số Khi hộp số truyền thẳng (ih=1) → itmin = i0

2.1 Chọn số cấp số

Theo đề bài, số cấp số n = 5

2.2 Tính tỉ số truyền của HTTL tại các cấp số

- Điều kiện chuyển động: Fφmax ≥ Fkmax ≥ Fcmax

- Điều kiện lực kéo:

Với lốp xe có kí hiệu 225/55R19 Đây là lốp radial áp suất thấp với chiều rộng B = 225 mm, tỷ lệ H/B = 55% → H = 0,55B và đường kính vành lốp d = 19 inch Ta có bán kính thiết kế:

2.2.3 Tỉ số truyền các tay số trung gian của HTTL

- Tính tỉ số truyền các tay số trung gian theo quy luật phân bố cấp số nhân, trong đó:

- Tính vận tốc cho các tay số, theo công thức: v = 0,377ne

3 Cân bằng công suất

- Ta có phương trình cân bằng công suất:

𝑁𝑘 = 𝜂𝑡 𝑁𝑒 = 𝑁𝑓 + 𝑁𝑤 ± 𝑁𝑑± 𝑁𝑞 ± 𝑁𝑚Công suất kéo trên bánh xe chủ động: 𝑁𝑘 = 𝜂𝑡 𝑁𝑒

Công suất cản lăn: 𝑁𝑓 =𝐺𝑓𝑣𝑐𝑜𝑠(𝛼)

3600 = 𝐺𝑓𝑣

3600 (𝑘𝑊), 𝑑𝑜 cos (𝛼) ≈ 1, 𝑣 𝑡í𝑛ℎ 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑘𝑚/ℎ

Công suất cản không khí: 𝑁𝑤 = 1

93300𝜌 𝐶𝑤 𝐴 𝑣3 (𝑘𝑊), 𝑣 𝑡í𝑛ℎ 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑘𝑚/ℎ

Từ số liệu trên ta có bảng sau:

Bảng 4 Tính toán số liệu cân bằng công suất

Hình 2 Đồ thị cân bằng công suất

Bảng 5 Số liệu tính toán cân bằng lực kéo

- Đồ thị trên biểu diễn lực kéo tại các bánh xe Fktại các số truyền (5 số), lực cản lăn Ff và

lực cản không khí Fw (trên đồ thị thể hiện đường Fw f+ )

- Từ đồ thị ta nhận xét: Hình ảnh của đồ thị cho thấy lực kéo bánh xe phân bố theo quy luật

vận tốc thấp có lực kéo lớn và ngược lại Điều này rất phù hợp với yêu cầu của ô tô khi vận

5.1 Xây dựng đường nhân tố động lực học khi xe đầy tải

Để xác định các chỉ tiêu động học của ô tô, ngoài việc sử dụng các mối quan hệ về công suất và lực kéo, người ta còn sử dụng mối quan hệ về nhân tố động lực học Mối quan

hệ này cho phép ta xác định nhanh chóng và thuận tiện hơn về các chỉ tiêu động lực học

của ô tô khi lực cản của đường và tải trọng của xe thay đổi, ngoài ra còn giúp ta so sánh

chất lượng động lực của các chủng loại xe khác nhau

Khi đó ta có biểu thức xác định nhân tố động lực học như sau:

𝐷 = 𝐹𝑘 − 𝐹𝑤

𝐺

Ta tính được nhân tố động lực học D cho các tay số Các giá trị Fk, Fw và lấy ở Bảng 5:

Bảng 6 Số liệu nhân tố động lực học khi xe đầy tải (v-km/h)

5.2 Đồ thị nhân tố động lực học khi xe đầy tải

- Từ số liệu của Bảng 6, ta xây dựng được đồ thị:

Hình 4 Đồ thị nhân tố động lực học khi xe đầy tải

5.3 Xây dựng đường nhân tố động lực học ở các chế độ tải khác nhau

Tự trọng xe: 𝐺0 = 20800(𝑁); tải trọng: 7 hành khách, mỗi hành khách 1200 (N)

2 khách

3 khách

4 khách

5 khách

6 khách

7 khách

8 khách

9 khách

Gx 20800 22000 23200 24400 25600 26800 28000 29200 30400 31600 tan α 0,71233 0,75342 0,79452 0,83562 0,87671 0,91781 0,9589 1 1,0411 1,08219

- Từ kết quả của Bảng 8, ta xây dựng được đồ thị:

Hình 5 Đồ thị nhân tố động lực học của xe ở các tải trọng khác nhau

6 Khả năng tăng tốc của ô tô

Khả năng tăng tốc của ô tô cũng là một yếu tố đánh giá chất lượng động lực học của

ô tô Nhìn trên các đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực kéo hay đồ thị nhân tố động lực

học ta thấy khi ô tô chưa đạt giá trị vận tốc cực đại bao giờ cũng tồn tại một công suất (hoặc

lực kéo) dữ trữ Công suất (hoặc lực kéo) dự trữ này dùng để tăng tốc, lên dốc hoặc kéo

moóc

Khả năng tăng tốc được đánh giá bằng các thông số: gia tốc, thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc

Đồ thị tốc j có hình dạng giống với đồ thị nhân tố động lực học D Tại vận tốc cực đại vmax = 135 (km/h) xe đã hết khảng năng tăng tốc, do đó tại đây j = 0

6.2 Thời gian tăng tốc

Thời gian và quãng đường tăng tốc ô tô là một chỉ tiêu quan trọng đánh giá khả

năng động lực học của ô tô

→ Từ đó, ta xây dựng đồ thị gia tốc ngược (Hình 7)

- Với giả định là khoảng cách giữa hai vạch trên đồ thị ứng với 1 mm, ta có tỉ lệ xích của các trụ như sau:

+ Trục hoành (trục vận tốc): 𝜇𝑣 =4𝑘𝑚/ℎ

1𝑚𝑚 =10

9 (𝑚/𝑠

𝑚𝑚) + Trục tung (trục gia tốc ngược): 𝜇1/𝑗 =0,4𝑠2/𝑚

1𝑚𝑚 = 0,4 ( 𝑠2

𝑚𝑚) + Các khoảng chia được bố trí như trên đồ thị vận tốc xe (km/h):

6,7720; 2040; 6080; 80100; 100122,6 + Từ đồ thị gia tốc ngược, với các khoảng chia vận tốc như trên, ta xác định được diện tích từng khoảng, khi đó diện tích S (mm2) chuyển sang thời gian tăng tốc t:

Bảng 11 Số liệu thời gian tăng tốc

- Từ số liệu trên ta lập được đồ thị thời gian tăng tốc:

Hình 8 Đồ thị thời gian tăng tốc

6.3 Quãng đường tăng tốc

- Ta có: 𝑣 = 𝑑𝑠

𝑑𝑡→ 𝑑𝑠 = 𝑣𝑑𝑡 → 𝑠 = ∫ 𝑣𝑑𝑡𝑡𝑡2

1 = ∫ 𝑣𝑑𝑡𝑣𝑣2

1

- Ta đã có kết quả thời gian tăng tốc như đồ thị ở trên, Tương tự như cách làm ở phần trên,

ta giả định khoảng cách giữa hai vạch trên đồ thị ứng với 1 mm ta có tỉ lệ xích của các trụ như sau:

+ Từ trục hoành ta gióng lên đồ thị t, tại điểm cắt giữa đường gióng và đường t, ta gióng đường ngang về trục tung, Từ đây ta có thể xác định được diện tích các khoảng và

từ đó tính ra được quãng đường tăng tốc s

Tỉ lệ xích 𝜇 được tính như sau: 𝜇 = 𝜇𝑣𝜇𝑡 =10

9 4 =40

9 ( 𝑚

𝑚𝑚 2)

- Từ đó ta lập được bảng số liệu sau:

Bảng 12 Số liệu quãng đường tăng tốc

Hình 9 Đồ thị quãng đường tăng tốc

Kết quả tính toán trên đây chỉ là kết quả tính toán lý thuyết, trên thực tế còn phải kể đến thời gian khởi hành (đóng li hợp), thời gian sang số,… Việc xác định diện tích trên đồ

Lời kết

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Thanh Tùng và thầy Lê Bảo Việt vì sự hướng dẫn tận tình và những kiến thức quý báu mà thầy đã chia sẻ trong suốt quá trình em thực hiện bài tập lớn môn "Lý thuyết ô tô" Nhờ sự chỉ bảo của thầy, em đã hiểu rõ cách tính toán và lựa chọn động cơ phù hợp cho xe thiết kế, xác định tỉ số truyền hợp lý của hệ thống truyền lực, cũng như thực hiện các tính toán liên quan đến tính năng động lực học của xe

Thông qua việc thực hiện bài tập lớn này, em không chỉ tiếp thu được những kiến thức quan trọng trong lĩnh vực ô tô mà còn hiểu rõ hơn về quy trình thiết kế và tính toán các yếu tố cần thiết của một chiếc xe Những kiến thức này thực sự rất có giá trị và sẽ hỗ trợ em trong quá trình học tập cũng như làm việc trong ngành công nghiệp ô tô

Em rất ấn tượng với sự tận tâm và kỹ lưỡng của thầy trong việc truyền đạt kiến thức, giúp em nắm bắt bài tập một cách chi tiết và rõ ràng Nhờ những hướng dẫn và giải thích cặn kẽ của thầy, em đã vượt qua những khó khăn và hoàn thành bài tập thành công

Em tin rằng kiến thức thu nhận được từ môn "Lý thuyết ô tô" và bài tập lớn này sẽ

là nền tảng vững chắc cho sự phát triển của em trong tương lai Em sẽ áp dụng những điều học được vào công việc và học tập, đóng góp vào sự thành công của bản thân và sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô nói chung

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Tùng và thầy Lê Bảo Việt vì sự hướng dẫn tận tâm và những bài học quý giá mà thầy đã mang lại Em rất trân trọng và sẽ luôn ghi nhớ những kiến thức và kinh nghiệm mà thầy đã chia sẻ

1 Bài giảng Lý thuyết ô tô _ Thầy Nguyễn Thanh Tùng, Lê Bảo Việt

2 Bài giảng Kết cấu ô tô _ Thầy Nguyễn Tiến Dũng

3 Lý thuyết ô tô _ Nhà xuất bản Giao thông vận tải, 1984

4 Lý thuyết ô tô máy kéo _ Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, 1996

5 Lý thuyết kết cấu ô tô _ Trường Đhsp Kỹ thuật Hồ Chí Minh, 1990

6 Hướng dẫn bài tập lớn lý thuyết ô tô _ Trường đại học bách khoa Hà Nội, 1970

_Hết _