Thiết kế tuyến hình ôtô

LOI NOI DAU 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 để đảm bảo tính an toàn, Ổn định và hiệu quả trong q

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC NONG LAM TP HCM KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

Mssy; 21154075

Môn: Lý thuyết ô tô

LOI NOI DAU

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 để đảm bảo tính 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 ôn định , co động,

êm du

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 dé tính 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 thé Qua đó, biết được một số thông số kỹ thuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi kéo, từ đó hiểu được nội dung, 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 bô sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này

Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :

CHƯƠNG l1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy: Lê Quang Trí, bộ môn Lý thuyết Ôtô ~ Đại học Nông Lâm TP HCM

Sinh viên thực hiện: Lê Văn Phát, lớp DH21OT, Mssv 21154075

Table of Contents

Phần 1 : THIET KE TUYẾN HINH OTTO | cccccccccscsccceecceccccececececceaseecceeecesecreeeesees 5 I9 rổ 8 ố “(4dAdÂẦHHHậHẬHHHẬHLẢ 5 1.1.1 Thông số cho trước . - + 2 S5 St S* tt EgErxrxrxrkrk re 5

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng - 7 2.1.1 Xác định công suất của động cơ khi ô tô chuyển động với vận tốc lớn

2.1.2 Tính công suất lớn nhất của động cơ . - 5: +7 cececcecseereererecee 8 2.1.3 Tính công suất động cơ ở số vòng quay khác nhau : - 8 2.1.4 Moment xoắn Me được tính theo công thức sau : . - 8

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực . - 5-5-5 scscscecec<+s 10 2.2.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính . 5 2 ©ses5s=s5+ 10 2.2.2 Tỷ số truyền của hộp SỐ 7-5 + 2+2 vExxcrvveErxrxrerkrerrkerrrrrree 10

2.2.3 Xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lực học của ô tô .-. : - 12

2.2.4 Xác định giá trị lực CẳN TS nh vn 13 2.3 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất 14 2.3.1 Phương trình cân bằng công suất . 7-7-5555 c+e+eeererreeereree 14 2.3.2 Xây dựng đồ thị cân bằng công suất . - 5c 55c c+cseceeecreesrree 16 2.4 Đồ thị nhân tố động lực học -. + + 5-22 SE +ESE+EeEceeeerererrrrsrrrerereerrs 16 2.4.1 Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học ¿ 2-2 <+-=s+s+execzeeeesee 17

2.4.2 Xác định các giá trị của nhân tố động lực học theo điều kiện bám 18 2.5 Xác định khả năng tăng tốc của ô tô và xây dựng đồ thị gia tốc 20

2.6.4 Xây dung dé thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô 29 Tài liệu tham khảo: lý thuyết ô tô máy kéo — Nguyễn Hữu Cẵn - 33

NHÂN XÉT CÚA GIẢNG VIÊN :

Phần 1 : THIẾT KẺ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

Xác định các kích thước cơ bản của xe

STT | Thông số Ký hiệu | Kích thước Đơn vị

2_ | Chiêu rộng toàn bộ Bo 1820 mm 3| Chiều cao toàn bộ H 1510 mm 4_ | Chiếu rộng cơ sở B 1445 mm

1.1 Cac thong SỐ

1,1,1 Thông số cho trước

- Loại ôtô: ô tô du lịch

-_ Trọng lượng toàn bộ ô tô : G = 2040 (kg) = 20006,28 (N)

- - Vận toc lon nhat: Vmax = 140 (km/h) = 38,9 (m/s)

- - Hệ số cản tong cộng của mặt đường : Ù = 0,024

- _ Loại động cơ : động cơ xăng

+ Moment xoắn cực đại của dong co : Mey= 187 Nm

+ Số vòng quay của moment cuc dai: ney = 2300 prm

+ Số vòng quay ứng với công suất cực đại : n„y = 4500 prm

+ Công suất cuc dai: Ney = 72 kW

- _ Hiệu suất truyền luc: nu = 0,93

- _ Hệ số cản lăn khi V<22,22m/s là ƒo= 0,015

- Gia téc trong trường : 9.81m/s

- _ Trọng lượng cầu trước chủ dong : Gi = 0,5G (kg )

1.1.3 Thông số tính toán

1.1.3.1 Lựa chọn kích thước lốp

Lựa chọn kích thước lốp xe để lựa chọn lốp và xác định bản kính làm việc trung bình của

bánh xe cân thiết phải biết về sự phân bồ tải trọng lên các cầu trục

Cầu trước chủ động đối với xe du lịch

- G,=0,5.6 =0,5.2040 = 1020(kg) = 10003,14 (N)

Trong đó :

¢ G4: Trọng lượng phân bồ ra cầu sau khi xe day tai (kg)

e GŒ: Trọng lượng đây đủ của ô tô (kg)

Khoảng cách từ cầu sau đến trọng tâm khối lượng được tính bằng công thức :

L 2800

- @= Gy.2 = 55-1020 = 1400(mm)

Trong đó :

e G: trong lượng đây đủ cua 6 tô (kg)

e _L: chiếu dài cơ sở của ô tô (mm)

Khoảng cách từ trọng tâm khối lượng đến cầu sau là :

- b=L-—a=2800 —1400 = 1400 ( mm)

Sau khi lựa chon duge lop xe, tr cac kich thước, sô liệu đã biết này có thê xác định bán kính

thiết kê của bánh xe

- Tye = B+5.25,4= 175.20 + 25,4 = 318(mm) = 0,318(m)

Trong đó : Ộ ;

- Bz: béréng cua lop theo đơn vị Anh

- d: duong kinh vanh banh xe theo don vi Anh

Khi tinh toan rg can lưu ý, đơn vị thông số vẻ lốp: chiều cao của lốp H và đường kính của

vành bánh xe d có thê dưới dạng đơn vị là mm hoặc inch (linch=25,4mm)

Ban kính làm việc trung bình của bảnh xe, kí hiệu là 7p được tính theo công thức:

- B: chiều rộng lớn nhất của ô tô ( mm)

- H: chiéu cao lon nhat cna 6 t6 (mm)

Hệ số cản mặt đường tương ứng với vận tôc lớn nhất :

- f= fox (1+ 45 so) = 0,015 * (1+

1.1.3.4 Xác định thé tích công tác của động cơ

Thé tích công tác của động cơ được xác định bằng biều thức

-_ Na: số vòng quay của động cơ ứng với công suất cực đại (prm)

- Nạmax: công suất cực đại của động cơ (kW)

- Pay: áp suất hữu ích trung bình ứng với công suất lớn nhất của động (MPa)

- P.ey =0,45+0,6MPa

PHAN 2 : TINH TOAN SUC KEO

2.1 Xây dung đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng ;

Một trong các bài toán quan trọng của tính toán sức kéo là lựa chọn công suất động cơ cho ô

tô cần tính toán, thiệt kê

Ta chọn động cơ xăng không hạn chế số vòng quay

2.1.1 Xác định công suất của động cơ khi ô tô chuyển động với vận tốc lớn nhất Công suất cần thiết Nv của động cơ phải đủ đảm bảo khả năng xe chuyên động được khi đầy

tải với vận tốc tôi đa cho trước Vmax được xác định băng công thức sau:

v*max 2 Vmax

- Ny = |e fo(1+ 1500 )+K.F.v max) | "2: [1]

Trong đó :

G : tông trọng lượng của ô tô (N)

Vmax : vận tốc lớn nhất của ô tô ( m/s)

K : hé so can khong khi (kg.s?/m*)

F : dién tich can chinh dién ( m?)

Ti, hiệu suất của hệ thống truyền lực

Từ những thông số trên ta tìm duoc Nv:

v max

Ny = |e fo(at ss00 ) + K-F v?max)| Vmax = |20006, 28 0,015.(1+

35°") + 0,35.2,199 38, 2| <2 = 76,394 (kW)

2.1.2 Tinh cong suat lớn nhất của động co

Cong suat lon nhat của động cơ được xác định băng công thức sau:

-N = Nv 2]

emax aẠ+b2A2-c2A3 [

Ma theo dé bai cho Nemax= Nen= 72 kW

Trong đó :

© a,b,c la hé sé thuc nghiệm ( động cơ xăng có a=b=c=l)

se Dat A= = với động cơ xăng không hạn chế tốc độ có (À.= 1,1 = 1,3)

a,b,c là hệ số thực nghiệm ( động cơ xăng có a=b=c=l)

Ne: Công suất của động cơ ứng với số vòng quay khác nhau (kW) ntyw: Số vòng quay trục khuỷu ứng với diém bat ki(rpm)

Ney: SO Vong quay ứng với công suất cực đại(rpm)

Nạy: công suất cực đại của động cơ (KW)

2.1.4 Moment xoắn Me được tính theo công thức sau :

Các kết quả tính được ghi bảng I

Các thông số Ne, Me được tính theo công thức [1] va [2]

Bảng 2.1 : Giá trị mômen và công suất động cơ

Đường đặc tính ngoài của động cơ

Hình 2.1 Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

2.2 Xác dịnh tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực được xác định bằng công thức :

- in = = ins: iy lạ ip

Trong đó :

e itl —ty số truyền của hệ thông truyền lực

° to —ty số truyền của truyền lực chính

° —ty số truyền của hộp SỐ

° bự số truyền của truyền lực cuối cùng —

° — ty sé truyền của hộp số phụ

e Thông thường, chọn1lc =l;1p= 1

2.2.1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

Ty số truyền của truyền lực chính được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyên động với vận tốc lớn nhật ở tay số cao nhật của hộp sô

Theo đề bài ta có được thông số Í„ =4,10

2.2.2 Tỷ số truyền của hộp số

2.2.2 1 Tỷ SỐ truyền tay so IV

Vận tốc cuối cùng của ô tô ở các số truyền khác nhau được tính theo công thức:

" 2.1 Tp ne Vn-1

Ty sô truyền tay sô IV được xác định tử công thứ thản?

2T.HemaxTb 2mr.5279.0,302

-insg = SO = 60.i0.vmax 60.4,10.38,9 = 1,047

2.2.2.2 Xac dinh ty so truyền của tay so I

Ty số truyền của tay số I được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục được sức cản lớn nhất

của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điêu kiện chuyên động Theo điêu kiện chuyên động ta có:

10

Trong đó :

© = Prmax luc kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động (N)

° abel : lực cản tống cộng của đường (N)

e =6P,,: luc can không khí (N)

Khi ô tô chuyện động ở tay số I ,vận tốc của ôtô nhỏ nên bỏ qua lực cản không khí:

e m- hệsố lại tải trọng ( cầu trước chủ động m=0,Š5)

¢ Gạ- tải trọng tác dụng lên cầu chủ động (N)

e o—hé so bam cua mat duong

2.2.2.3 Xác định tỷ số truyền của các tay số trung gian

Chọn hệ thông tỷ số truyền của các cập sô trong hộp số theo cấp số nhân

Công bội được xác định theo biểu thức :

~ qu inst = 3] fast

q 1 thn ‘fis

Trong đó:

e nlas6 cap trong hộp số: n=4

© insy ti số truyền tay sé 1

® tpn ty sỐ truyền của tay số cuối trong hộp sỐ

© - i„¿ là tỷ số truyền tay số thứ ¡ trong hộp số

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

Niiển

11

-tỷ số truyền của tay số Il: i,,2 = 4 = —— = 1,270 q21 1102

> k À + kK i 14

- ty sô truyền cua tay so III : ipngg = Mà = Taoot = 1,153

Tỷ số của tay truyền số lùi : ỉ; = 1,2.ips¡ = 1,2.1,4 = 1,7

Kiêm tra tỷ sô truyền tay sô lùi theo điêu kiện bám Py < P„

Memax.to.tint

————<TnE @' gp

-© 1672101709 < 0,5.20006, 28.0, 5 0,8

-© 3884,275 < 4001.256

Vậy i, = 1,7 thỏa mãn điều kiện

Tỷ số truyền của các tay sô như sau :

Lap bang xác định van toc cua 6 t6 tong ứng với từng sô truyền

21LTpNe

Vmax

2.2.3 Xây dung dé thiédeiehi tigu dong luc hoc cua 6 té

Phuong trinh can bang luc kéo:

- Pụạ=Pr+P„+P,+P, Trong đó:

® Pr: lực cản lăn [ Pr=G.£cos ø = G.f(do ø = 0)|

e P¡ : lực cản lên đốc [ Pi= G.sin ø= 0 (do = 0)]

e P;¡:lực = quan tính (xuất hiện khi xe chuyên động không ổn định)

- P= J

ePw: tức can khong khí [Pw=K.Fv’]

Lực kéo tiếp tuyến của bánh xe ở mỗi tay số

- P,= Thu [1]

Trong đó :

e P, lực kéo tiếp tuyến ‹ của bánh xe tương ứng ở cap sé i

© ins : ti số truyền của cấp 86 i

© ig: Tisd truyền lực chính

Vận tốc ứng với mỗi tay số

_ _ 21*Ne*rp [2 ]

~ 60+i9+ips

Lập bảng tinh P, theo cong thức [1].[2] với từng tỉ số truyền

Bang 2.2: Giá trị lực kéo và vận tốc ứng với mỗi tay số

Phương trình cân băng lực cản P‹

- P.=Py+ Pr Trong đó :

e© Pr: luc can lan

e Py: luc can gid

Xét ô tô chuyên động trên đường bằng và không có gió

13

Lap bang gia trị của lực cản và luc bam

Bảng 2.3 - Giá tri luc can va luc bam voi mỗi tay số

x

PK3

2000,000

— pKa 1500,000

- Truc tung biéu diễn P¿ (N) Trục hoảnh biêu diễn v (m/s)

- _ Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pụ¡ và đường cong tổng lực cản là luc kéo du (Pxa) dùng đề tăng tốc hoặc leo dốc

- _ Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường: 2.3 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất

2.3.1 Phương trình cân bằng công suất

- Nụ = Nr+ Nụ + N,+N,

14

Trong đó :

- _ Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức:

- Nư=Nenjg (øới ;= 0,105 tua )

Xác định công cản của độngcơ

Xét ôtô chuyên động trên đường băng:

- 3M ,=Nr+Ny

- >W,=G.fv+K,Evì

Lap bang tinh >| N,

Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4

12,968 | 3063,242 | 14,289 | 2780,201 | 15,743 | 2523,312 | 17,346 | 43,761

13,472 3059,934 | 14,844 | 2777,199 16,355 | 2520,588 | 18,020 45,412 13,976 | 3054,604 | 15,398 | 2772,361 16,966 | 2516,197 | 18,693 47,027 14,479 3047,251 | 15,953 | 2765,687 17,577 | 2510,140 | 19,367 48,604 14,983 3037,875 | 16,508 | 2757,177 18,189 | 2502,416 | 20,040 50,140 15,486 | 3026,476 | 17,063 | 2746,832 18,800 | 2493,027 | 20,714 51,631 15,990 | 3013,055 | 17,618 | 2734,651 19,411 | 2481,971 | 21,387 53,073 16,493 2997,611 | 18,173 | 2720,634 20,023 | 2469,249 | 22,061 54,464 16,997 2980,144 | 18,727 | 2704,781 20,634 | 2454,861 | 22,735 55,800

15

17,501 | 2960,654 | 19,282 | 2687,092 | 21,245 | 2438,807 | 23,408 | 57,077 18,004 | 2939,142 | 19,837 | 2667,568 | 21,857 | 2421,087 | 24,082 | 58,293 18,508 | 2915,607 | 20,392 | 2646,208 | 22,468 | 2401,700 | 24,755 | 59,444 19,011 | 2890,050 | 20,947 | 2623,011 | 23,079 | 2380,647 | 25,429 | 60,526 19,515 | 2862,469 | 21,502 | 2597,980 | 23,691 | 2357,928 | 26,102 | 61,536 20,018 | 2832,866 | 22,056 | 2571,112 | 24,302 | 2333,543 | 26,776 | 62,471 20,522 | 2801,241 | 22,611 | 2542,408 | 24,913 | 2307,492 | 27,449 | 63,328 21,026 | 2767,592 | 23,166 | 2511,869 | 25,525 | 2279,774 | 28,123 | 64,102 21,529 | 2731,921 | 23,721 | 2479,494 | 26,136 | 2250,390 | 28,797 | 64,791 22,033 | 2694,227 | 24,276 | 2445,283 | 26,747 | 2219,341 | 29,470 | 65,392 22,536 | 2654,511 | 24,831 | 2409,236 | 27,358 | 2186,624 | 30,144 | 65,901 23,040 | 2612,771 | 25,385 | 2371,353 | 27,970 | 2152,242 | 30,817 | 66,314 23,543 | 2569,009 | 25,940 | 2331,635 | 28,581 | 2116,194 | 31,491 | 66,628 24,047 | 2523,225 | 26,495 | 2290,081 | 29,192 | 2078,479 | 32,164 | 66,840 24,551 | 2475,417 | 27,050 | 2246691 | 29,804 | 2039,098 | 32,838 | 66,947 25,054 | 2425,587 | 27,605 | 2201,465 | 30,415 | 1998,051 | 33,512 | 66,945 25,558 | 2373,734 | 28,160 | 2154,403 | 31,026 | 1955,338 | 34,185 | 66,831 26,061 | 2319,859 | 28,714 | 2105,506 | 31,638 | 1910,958 | 34,859 | 66,601 26,565 | 2263,960 | 29,269 | 2054,772 | 32,249 | 1864,913 | 35,532 | 66,252 27,068 | 2206,039 | 29,824 | 2002,203 | 32,860 | 1817,201 | 36,206 | 65,781 27,572 | 2146,096 | 30,379 | 1947,798 | 33,472 | 1767,823 | 36,879 | 65,184 28,076 | 2084,129 | 30,934 | 1891,557 | 34,083 | 1716,779 | 37,553 | 64,458 28,579 | 2020,140 | 31,489 | 1833,481 | 34,694 | 1664,069 | 38,226 | 63,599 29,083 | 1954,128 | 32,043 | 1773,568 | 35,306 | 1609,692 | 38,900 | 62,605

2.3.2 Xây dựng đồ thị cân bằng công suất

Đồ thị cân bằng công suất của động cơ

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

Py với trọng lượng toàn bộ của ôtô Tý sô này được ký hiệu là “D”