Bài tập lớn lý thuyết ô tô ts nguyễn văn đông

Bài tập lớn tính toán sức kéo nhằm xác định những thông số cơ bản của động cơ và hệ thống truyền lực để đảm bảo cho ô tô đạt được những yêu cầu đặt ra khi thiết kế Tốc độ cực đại của ô tô cần đạt được khi chạy trên đường nằm ngang .Sức cản lớn nhất của đuờng mà ô tô cần khắc phục : max Đồng thời tính toán sức kéo còn nhằm mục đích xây dựng một số đồ thị đặc tính quan trọng như : Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ, đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực kéo, hệ số nhân tố động lực khi đầy tải, đồ thị gia tốc. Qua đó có thể tiến hành phân tích, đánh giá, so sánh khả năng và chất lượng động lực học của ô tô cũng như giải quyết đuợc tính kéo của ô tô như :Tìm tốc độ chuyển động lớn nhất của ô tô trên mỗi đoạn đuờng đã cho hoặc hoặc ngược lại, tìm loại đuờng mà ô tô có thể hoạt động được được ở mỗi tay số nào đó khi cho biết vận tốc chuyển động và tải trọng chứa trên nó .Tìm tỉ số truyền hợp lý nhất đối với từng loại đường .Xác định khả năng tăng tốc, leo dốc hoặc kéo moóc của ô tô cũng như xác định sức cản lớn nhất của đường mà xe có thể vượt qua ở từng tay số truyền ứng với một tải trọng xác định nào đó .

MỤC LỤC

Trang

1 Giới thiệu chung 2

2 Các thông số chọn 3

3 Các thông số tính toán 3

3.1 Thông số cho trước 3

3.2 Phân bố trọng lượng ô tô 3

3.3 Tính chọn động cơ 4

3.4 Xác địng tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 4

3.5 Xác định số cấp số và tỷ số truyền các tay số trung gian 5

4 Bảng các giá trị tính toán và đồ thị 6

4.1 Bảng các giá trị tính toán 6

4.2 Các Đồ thị 11

TÀI LIẸU THAM KHẢO 17

1 Giới thiệu chung

Bài tập lớn tính toán sức kéo nhằm xác định những thông số cơ bản của động cơ và hệ

thống truyền lực để đảm bảo cho ô tô đạt được những yêu cầu đặt ra khi thiết kế

- Tốc độ cực đại của ô tô cần đạt được khi chạy trên đường nằm ngang

- Sức cản lớn nhất của đuờng mà ô tô cần khắc phục : max

Đồng thời tính toán sức kéo còn nhằm mục đích xây dựng một số đồ thị đặc tính quan trọng như : Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ, đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực kéo,

hệ số nhân tố động lực khi đầy tải, đồ thị gia tốc Qua đó có thể tiến hành phân tích, đánh giá, so sánh khả năng và chất lượng động lực học của ô tô cũng như giải quyết đuợc tính kéo của ô tô như :

- Tìm tốc độ chuyển động lớn nhất của ô tô trên mỗi đoạn đuờng đã cho hoặc hoặc ngược lại, tìm loại đuờng mà ô tô có thể hoạt động được được ở mỗi tay số nào đó khi cho biết vận tốc chuyển động và tải trọng chứa trên nó

- Tìm tỉ số truyền hợp lý nhất đối với từng loại đường

- Xác định khả năng tăng tốc, leo dốc hoặc kéo moóc của ô tô cũng như xác định sức cản lớn nhất của đường mà xe có thể vượt qua ở từng tay số truyền ứng với một tải trọng xác định nào đó

2 Các thông số chọn

Bảng 1 – Các thông số chọn

Khoảng giá trị thường gặp Giá trị chọn

Tài liệu tham khảo

Hệ số cản lăn f0( tra bảng

Hệ số cản không khí k

(Tra bảng I-4/ 29) N.s

2/m4 0,25 – 0,4 0,3 [1]

Diện tích cản chính diện F

(Tra bảng I-4/ 29) m

Hệ số bám 

Hệ số

phương

trình

Lâydécman

a

c

Hiệu suất hệ thống truyền

Hệ số bám của

3 Các thông số tính toán

3.1 Các thông số cho trước

- Trọng lượng toàn bộ của xe : G = 9100(KG) = 9100.9,81 = 89270 (N)

- Tốc độ cực đại của xe : Vmax = 105 (km/h) = 29,17 (m/s)

- Hệ số cản tổng cộng lớn nhất : max = 0,39

- Bán kính bánh xe : Rbx = 0,45 (m)

3.2 Phân bố trọng lượng của ô tô

Theo tài liệu trang 39 của [1] ta có :

G1 = 0,25.G = 0,25.89270 = 22317,5 ( N )

G2 = 0,75.G = 0,75.89270 = 66952.5 ( N )

3.3 Tính chọn động cơ

a- Công suất của động cơ ứng với tốc độ cực đại Vmax

max

2 max

2 max

1500 1

.(

.

[

1

V KFV

V f

G

N

t

17 , 29 ].

17 , 29 5 3 , 0 ) 1500

17 , 29 1 (

015 , 0 89270

.[

93

,

0



b- Công suất cực đại yêu cầu của động cơ Nevmax





. b c

a

N



 1 , 5 0 92 1 0 , 93 9

, 0 5 , 0

105857,99

113096,14 ( W ) =

113,09614(KW)

c- Chọn công suất động cơ

Chọn công suất động cơ lớn hơn công suất yêu cầu từ 1,1 – 1,25 lần để bù vào công suất các trang bị phụ trên ô tô: Nemax = ( 1,1 – 1,25 ) Ne

Nemax = ( 124,41 - 141,37 ) ( KW )

d- Chọn động cơ

- Tra trên mạng chọn động cơ : YC4G180-20, EURO II

- Công suất cực đại của động cơ : Nemax = 132 ( KW )

- Số vòng quay ở công suất cực đại : nN = 2300 ( vòng/phút )

3.4 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

a- Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực chính i0

Tốc độ góc ứng với công suất cực đại của động cơ :

60

2300 2 60

.

2 

N n N

240,9 ( rad/s )

78 , 27

45 , 0 9 , 0 9 , 240

.

max 0

V

R

3,51

b- Tỷ số truyền thấp ih1 :

- Hệ số tổn thất cho trang bị phụ trên xe p :

132

895 , 107

max







e

e p

N N



- Mômen cực đại của động cơ :

240,9

1000 132 1000

max

N

e N

N

M

 548 ( N.m )

) 1 (

2

5 , 1



M

c

b



2

5 , 1 (

1 2

5 , 1 5 , 1 5 , 0 48 5 ) (

.

M

N

M N

M N









































 Theo điều kiện kéo ta có:





p t e

bx h

i

M

R G

i







.

.

0 max

max

817 , 0 87 , 0 3,51 3 , 582

45 , 0 38 , 0 88290

Theo điều kiện bám ta có:

p t e

bx h

i M

R G

i









.

.

0 max

817 , 0 87 , 0 3,51 3 , 582

45 , 0 7 , 0 66218

 Chọn ih1 = 10,38

3.5 Xác định số cấp số và tỷ số truyền các số trung gian

a- Tính số cấp số

) 6 , 1 (

) 38 , 10 ( 1 ) (

) ( 1











Ln

Ln q

Ln

i

Ln

Vì n  N*  Chọn n = 6

Vì là xe khách nên ta dùng phương pháp phân bố tỷ số truyền theo cấp số điều hòa ,với

1 6

38 , 10

1 1 1

1 1

1















n

i

b- Tỷ số truyền các tay số trung gian

1

1







h

h hk

i a k

i i

609 , 3 1 38 , 10 1807 , 0 1

38 , 10 1

)

1 2

1











h

h h

i a

i i

(3 1). . 1 2.0,180710.,1038,38 1 2,184

1

1











h

h h

i a

i i

566 , 1 1 38 , 10 1807 , 0 3

38 , 10 1

)

1 4

1











h

h h

i a i i

221 , 1 1 38 , 10 1807 , 0 4

38 , 10 1

)

1 5

1











h

h h

i a

i i

1 1 38 , 10 1807 , 0 5

38 , 10 1

)

1 6

1











h

h

i i

4 Bảng các giá trị tính toán và đồ thị

4.1 Bảng các giá trị tính toán

a Bảng 2 – Bảng giá trị đặc tính ngoài của động cơ

24.0855 350.75 8448 48.1711 416.52 20064 72.2566 471.32 34056 96.3422 515.16 49632 120.428 548.05 66000 144.513 569.97 82368 168.599 580.93 97944 192.684 580.93 111936 216.77 569.97 123552 240.855 548.05 132000

b Bảng 3 – Bảng giá trị cân bằng lực của động cơ

Với :

bx

p t hi e i

k

R

i i M

P )  .0. . .

2 ) )

(i k.F.V i

P 

G f

P f i) 

0

.

.

i i

R v

hi

bx e

























1500 1

. 0 v2i f

G

P f

2

.

v F K

P 



0.1 0.2973 20209 0.8551 7025.604 1.4129 4251.88 1.9708 3048.4 0.2 0.5945 23998 1.7102 8342.905 2.8259 5049.1 3.9415 3619.9 0.3 0.8918 27156 2.56531 9440.655 4.2388 5713.46 5.9123 4096.2 0.4 1.1891 29682 3.42041 10318.86 5.6517 6244.94 7.883 4477.3 0.5 1.4864 31577 4.27551 10977.51 7.0647 6643.56 9.8538 4763.1 0.6 1.7836 32840 5.13061 11416.61 8.4776 6909.3 11.825 4953.6 0.7 2.0809 33471 5.98572 11636.16 9.8905 7042.17 13.795 5048.9 0.8 2.3782 33471 6.84082 11636.16 11.303 7042.17 15.766 5048.9 0.9 2.6755 32840 7.69592 11416.61 12.716 6909.3 17.737 4953.6

2.5286 2375.9 3.0864 1946.5 1332.8 14.289 1347 46352

5.0572 2821.3 6.1728 2311.4 1358 57.156 1415.1 46352

7.5858 3192.6 9.2593 2615.6 1400 128.6 1528.6 46352

10.114 3489.6 12.346 2858.9 1458.9 228.62 1687.5 46352

12.643 3712.3 15.432 3041.4 1534.6 357.22 1891.8 46352

15.172 3860.8 18.519 3163 1627.1 514.4 2141.5 46352

17.7 3935 21.605 3223.8 1736.5 700.16 2436.6 46352

20.229 3935 24.691 3223.8 1862.6 914.49 2777.1 46352

22.757 3860.8 27.778 3163 2005.6 1157.4 3163 46352

c Bảng 4 – Bảng giá trị cân bằng công suất của động cơ

hi

bx x N i

i i

R V

.

.

0 )







p t hi e i

k

R

i i M

P )  .0.  .

Nk( i ) = Pk ( i ).V( i )

v

0.1 24.086 8448 0.29727 6007.611 0.8551 6007.61 1.4129 6007.6 0.2 48.171 20064 0.59455 14268.08 1.7102 14268.1 2.8259 14268 0.3 72.257 34056 0.89182 24218.18 2.5653 24218.2 4.2388 24218 0.4 96.342 49632 1.18909 35294.72 3.4204 35294.7 5.6517 35295 0.5 120.43 66000 1.48637 46934.46 4.2755 46934.5 7.0647 46934 0.6 144.51 82368 1.78364 58574.21 5.1306 58574.2 8.4776 58574 0.7 168.6 97944 2.08091 69650.74 5.9857 69650.7 9.8905 69651 0.8 192.68 111936 2.37819 79600.85 6.8408 79600.9 11.303 79601 0.9 216.77 123552 2.67546 87861.32 7.6959 87861.3 12.716 87861

1.9708 6007.6 2.5286 6007.6 3.0864 6007.6 4113.5 44.102 4157.6

3.9415 14268 5.0572 14268 6.1728 14268 8382.7 352.81 8735.5

5.9123 24218 7.5858 24218 9.2593 24218 12963 1190.7 14154

7.883 35295 10.114 35295 12.346 35295 18011 2822.5 20834

9.8538 46934 12.643 46934 15.432 46934 23682 5512.7 29195

11.825 58574 15.172 58574 18.519 58574 30132 9526 39658

13.795 69651 17.7 69651 21.605 69651 37516 15127 52643

15.766 79601 20.229 79601 24.691 79601 45991 22580 68571

17.737 87861 22.757 87861 27.778 87861 55711 32150 87861

d Bảng 5 – Bảng giá trị hệ số nhân tố động lực học

Với : D( i ) =

G

P

P k i)   i)

bx

p t hi e i

i i M

P .0.  .

) 

P ( i ) = k.F.v2( i )

v

0.1 20209 0.1326 0.2289 7025.6 1.0968 0.0796 4251.88 2.9946 0.0481 0.2 23998 0.5302 0.2718 8342.9 4.387201 0.0944 5049.1 11.978 0.0571 0.3 27156 1.193 0.3076 9440.66 9.871203 0.1068 5713.46 26.951 0.0644 0.4 29682 2.1209 0.3362 10318.9 17.54881 0.1167 6244.94 47.913 0.0702 0.5 31577 3.3139 0.3576 10977.5 27.42001 0.124 6643.56 74.864 0.0744 0.6 32840 4.7721 0.3719 11416.6 39.48481 0.1289 6909.3 107.8 0.077 0.7 33471 6.4953 0.379 11636.2 53.74322 0.1312 7042.17 146.73 0.0781 0.8 33471 8.4836 0.379 11636.2 70.19522 0.131 7042.17 191.65 0.0776 0.9 32840 10.737 0.3718 11416.6 88.84083 0.1283 6909.3 242.56 0.0755

3048.4 5.8258 0.0345 2375.9 9.5907 0.0268 1946.5 14.289 0.0219 0.525 3619.9 23.303 0.0407 2821.3 38.363 0.0315 2311.4 57.156 0.0255 0.525 4096.2 52.433 0.0458 3192.6 86.316 0.0352 2615.6 128.6 0.0282 0.525 4477.3 93.214 0.0497 3489.6 153.45 0.0378 2858.9 228.62 0.0298 0.525 4763.1 145.65 0.0523 3712.3 239.77 0.0393 3041.4 357.22 0.0304 0.525 4953.6 209.73 0.0537 3860.8 345.26 0.0398 3163 514.4 0.03 0.5249 5048.9 285.47 0.054 3935 469.94 0.0392 3223.8 700.16 0.0286 0.5249 5048.9 372.85 0.053 3935 613.8 0.0376 3223.8 914.49 0.0262 0.5249 4953.6 471.89 0.0508 3860.8 776.84 0.0349 3163 1157.4 0.0227 0.5249

e Bảng 6 – Bảng giá trị hệ gia tốc

h

hi

hi

hi

g f

D

j







2 2

2

1 i h 1,05 0,05.i h

h    



















1500

1

.

2 0

v

f

f i

v

0.1 0.229 0.015 0.326 0.08 0.015 0.3722 0.0481 0.015 0.252

0.2 0.272 0.015 0.391 0.094 0.015 0.4579 0.0571 0.0151 0.3195

0.3 0.308 0.015 0.446 0.107 0.015 0.529 0.0644 0.0152 0.3748

0.4 0.336 0.015 0.489 0.117 0.015 0.5856 0.0702 0.0153 0.4177

0.5 0.358 0.015 0.522 0.124 0.015 0.6276 0.0744 0.0155 0.4484 0.6 0.372 0.015 0.544 0.129 0.015 0.655 0.077 0.0157 0.4668 0.7 0.379 0.015 0.554 0.131 0.015 0.6678 0.0781 0.016 0.4729 0.8 0.379 0.0151 0.554 0.131 0.015 0.6661 0.0776 0.0163 0.4668 0.9 0.372 0.0151 0.543 0.128 0.016 0.6499 0.0755 0.0166 0.4483

0.0345 0.015 0.162 0.027 0.0151 0.102 0.022 0.015 0.061

0.0407 0.0152 0.214 0.032 0.0153 0.142 0.026 0.015 0.091

0.0458 0.0153 0.255 0.035 0.0156 0.171 0.028 0.016 0.11

0.0497 0.0156 0.285 0.038 0.016 0.19 0.03 0.017 0.118

0.0523 0.016 0.304 0.039 0.0166 0.198 0.03 0.017 0.116

0.0537 0.0164 0.312 0.04 0.0173 0.196 0.03 0.018 0.103

0.054 0.0169 0.31 0.039 0.0181 0.184 0.029 0.02 0.08

0.053 0.0175 0.297 0.038 0.0191 0.162 0.026 0.021 0.045

0.0508 0.0181 0.273 0.035 0.0202 0.129 0.023 0.023 0

4.2 Các đồ thị

Đường đặc tính ngoài của động cơ

0

100

200

300

400

500

600

700

Me (N.m)

0

20000 40000 60000 80000 100000 120000

140000

Ne (W)

 (rad/s) 132000

582,3

Đồ thị cân bằng lực kéo

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

P (N)

Pk5

P f

P

f + P ω

Pφ

Pk2

Pk1

Pk3

Pk4

Pk6

Đồ thị cân bằng công suất

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

N (w)

Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nk6

Nf + Nω

Nf

Đồ thị nhân tố động lực học

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

v (m/s)

D

D4

D5

D6

Dφ

D1

D2

D3

Đồ thị gia tốc

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

v (m/s)

j

j1

j2

j3

j4

j5

j6 (m/s2)

Nhận xét:

Dựa vào các đồ thị ta có thể xác định được các giá trị vận tốc, gia tốc, hệ số nhân tố động lực học D, lực kéo tức thời của ô tô

- Dựa vào đồ thị nhân tố động lực học ta thấy tính chất chuyển động của xe tương đối ổn định qua từng tay số ứng với các độ dốc khác nhau

- Ở đồ thị gia tốc : Đường j5 cắt trục hoành V tại đây gia tốc có giá trị nhỏ nhất (j=0)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] - Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, và Lê Thị

Vàng “Lý Thuyết Ô Tô Máy Kéo” Hà Nội: NXB Khoa học kỹ thuật; 1996