Tiểu luận: Thí nghiệm ô tô

VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí LỜI MỞ ĐẦU ‘Thí nghiệm ôt ô’ môn học thiếu đối sinh viên ngành động lực Giúp sinh viên có trang bị kiến thức lý t học mà có vận dụng học vào thực tế Sau Thầy giáo Lê Văn Tụy trang bị kiến thức môn ‘Thí nghiệm ôtô’ thân em có kiến thức lý thuyết vững vàng, có nhìn tổng quan trình làm việc ôtô mục đích trình làm thí nghiệm ôtô Để có kiến thức thực tế chúng em tiếp tục Thầy giáo Phùng Minh Nguyên ‘Trung tâm thí nghiệm ôtô máy công trình- ĐH Bách Khoa’, hướng dẫn trang bị thêm kiến thức thao tác làm thí nghiệm môn ‘Thực hành thí nghiệm ôtô’ Ở em làm thí nghiệm đo lực phanh ôtô băng thử đo lực cản chuyển động xe đường với bạn nhóm Sau hoàn thành thí nghiệm, giúp em có đầy đủ kiến thức lý thuyết lẫn thực tế tản cho công việc sau Em xin chân thành cảm ơn Thầy Tụy dạy bảo tận tình, hướng dẫn cụ thể trình học để em hoàn thành tiểu luận Đà nẵng: 10/ 10/ 2012 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tặng SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí ĐO LỰC CẢN TỔNG CỘNG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG I PHẦN LÝ THUYẾT Cơ sở lý thuyết Hình 1.1: Lực tác dụng lên ôtô ôtô chuyển động đường có gia tốc Trong đó: G – Trọng lượng toàn ô tô Ff1 – Lực cản lăn bánh xe bị động Ff2 – Lực cản lăn bánh xe chủ động Fω – Lực cản không khí Pj – Lực quán tính ô tô chuyển động Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau Mf1, Mf2 – Mô men cản lăn bánh xe bị động chủ động Khi ô tô chuyển động với vận tốc ban đầu, ta cắt lý hợp ô tô chịu tác dụng lực: - Lực cản lăn; - Lực cản không khí; - Lực quán tính ô tô; SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Xét trường hợp xe chuyển động đường ngang, lúc ta có phương trình chuyển động ô tô sau: Fk= Ff + Fω - Fj Trong đó: Fk – lực kéo tiếp tuyến sinh bánh xe chủ động; Ff = Ff1 + Ff2, - Lực cản lăn sinh bánh xe cầu chủ động bị động; Giả sử hệ số cản lăn bánh xe trước sau f1 = f2 = f Suy ra: Ff=G.f=G.f (1+ V2 ) 1500 f0 – hệ số cản lăn ứng với tốc độ chuyển động xe, v – tốc độ chuyển động ô tô tính theo m/s, G – trọng lượng ô tô tác dụng lên bánh xe Fω, Fj – Lực cản không khí lực quán tính chuyển động tịnh tiến ô tô (bỏ qua lực quán tính chuyển động quay chi tiết) Với Fω= K.V2 V – tốc độ tương đối không khí ô tô, m/s Ta xem không khí tĩnh tuyệt đối làm thí nghiệm, tức V = Voto Và Fj= G dv g dt G – trọng lượng toàn ô tô, N dv – gia tốc tịnh tiến ô tô, m/s2 dt  Phương trình cân xe lăn trơn (cắt ly hợp ) với gia tốc chậm dần: Ff + Fω - Fj =  Suy ra: Ff + Fω - G dv =0 g dt G dv =Ff+Fω g dt SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Mặt khác ta có : Hay: Đặt : Ff + Fω= G.f + K.V Ff + Fω=G.f (1+ V2 ) + K.V 1500 F0 = G.f0 ; F1 = ; F2 = K + Suy ra: Fj= G.f 1500 G dv =F0 +F1 +F2 V2 g dt * Kết luận: Lực quán tính chuyện động chậm dần xe đóng vai trò lực kéo, để xe chuyển động lực quán tính lực cản Vì để xác định đặc tính lực cản ô tô đường ta xác định lực quán tính chậm dần ô tô Như phương pháp đo biến thiên tốc độ theo thời gian (dv/dt) Phương pháp đo Cho xe gia tốc đến vận tốc (Vmax) đó, ta ngưng cung cấp nhiên liệu, cắt li hợp cho xe lăn trơn đường xe chuyển động chậm dần Phương pháp đo biến thiên tốc độ theo thời gian Ta có bảng số liệu đo được: SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT ti Vi t1 V1 t2 V2 t3 V3 … … tn Vn VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Xử lý số liệu + Bước 1: - Dùng Microsoft Excel vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ thay đổi vận tốc V(m/s) theo thời gian t(s) xe chuyển động chậm dần - Sử dụng công cụ Add Tirendline excel để xấp xỉ hàm V(t) thành đa thức bậc Ta có đồ thị sau: Hình 1.2 Đồ thị biểu diễn vận tốc chuyển động xe theo thời gian hàm xấp xỉ bậc + Bước 2: Lấy đạo hàm dv/dt đa thức V(t) ta được: dv =a1 +2a t+3a t dt Fc = Fj = - Tính G dv g dt Ta lập bảng tính ti Vi (dv/dt)i Pci t1 V1 (dv/dt)1 Pc1 t2 V2 (dv/dt)2 Pc2 t3 V3 (dv/dt)3 Pc3 … … … tn Vn (dv/dt)n Pcn + Bước 3: Sau tính Pc ta xây dựng đồ thị lực cản tổng cộng theo tốc độ dùng công cụ Add tirendline để xấp xỉ Pc bậc theo tốc độ ta được: Hình 1.3 Đồ thị biểu diễn quan hệ lực cản tổng cộng đường theo vận tốc xấp xỉ bậc hai hàm Pc theo V + Bước 4: Đặt: F0 = a ; F1 = a1và F2 = a SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Ta có: Suy ra: Fc =F0 +F1.V+F2 V  G(f +f1.V+f V )  K.V f0 = F0 F F K ; f1 = f = G G G *Biện luận: Nếu f1   G.f(1+ V2 ) 1500 Nếu f   G(a+b.V)  K=F2 II PHẦN TÍNH TOÁN 1.Đề tính toán -Cho: Xe có trọng lượng G = 24000 [N] (nhóm 7) Gia tốc trọng trường g = 9,8 [m/s²] Giả thiết xe chạy đường nằm ngang, chuyển động chậm dần Thí nghiệm lăn trơn đường tốt Và cho: Fc = Ff + F Với: Ff = G(a + b.V) F = K.V² - Tính: a, b K SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Bảng số liệu cho trước (nhóm 7) TT 10 11 12 t[s] 10 12 14 16 18 20 22 V[m/s] 16.713 16.298 15.89 15.488 15.092 14.702 14.318 13.94 13.567 13.2 12.839 12.482 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 12.13 11.784 11.442 11.104 10.771 10.442 10.118 9.797 9.4801 9.167 8.8573 8.5511 8.248 7.9481 7.6511 7.3568 7.0652 6.7761 6.4894 6.2048 5.9222 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Xử lí số liệu - Ta xây dựng đồ thị đường đặc tính vận tốc V theo t ( V = f(t)) sau Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ V theo t - Dùng công cụ AddTirenline để xấp xỉ hàm V(t) thành đa thức bậc ta được: Hình 2.2 Xấp xỉ hàm V(t) thành đa thức bậc -Tính đạo hàm vận tốc theo thời gian: (dv/dt) dv/dt= - 0,209 + 0,00166t – 0,0000093t² (*) Từ (*) ta có: a1 = - 0,209; a = 0,00166; c = -0,0000093 - Ta tiến hành lập bảng tính dv/dt Fc ứng với t i : Bảng tính dv/dt Fc ứng với t i tt 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT ti 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Vi 16.713 16.298 15.89 15.488 15.092 14.702 14.318 13.94 13.567 13.2 12.839 12.482 12.13 11.784 11.442 11.104 10.771 10.442 10.118 9.797 9.4801 dv/dt -0.209 -0.206 -0.203 -0.2 -0.196 -0.193 -0.191 -0.188 -0.185 -0.182 -0.18 -0.177 -0.175 -0.172 -0.17 -0.168 -0.166 -0.163 -0.161 -0.159 -0.158 Fci 511.66 503.63 495.78 488.11 480.62 473.32 466.2 459.26 452.5 445.93 439.54 433.32 427.29 421.45 415.78 410.3 405 399.88 394.94 390.19 385.61 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 9.167 8.8573 8.5511 8.248 7.9481 7.6511 7.3568 7.0652 6.7761 6.4894 6.2048 5.9222 -0.156 -0.154 -0.152 -0.151 -0.149 -0.148 -0.147 -0.145 -0.144 -0.143 -0.142 -0.141 381.22 377.01 372.99 369.14 365.48 362 358.7 355.58 352.65 349.9 347.33 344.94 - Sau tính Fc ta tiến hành biểu diễn đặc tính lực cản Fc theo vận tốc V dùng công cụ AddTirendline xấp xỉ hàm Fc (v) thành đa thức bậc : Hình 2.3 Đồ thị đặc tính lực cản tổng cộng theo tốc độ Từ đồ thị ta tìm hàm xấp xỉ: Fc = 0,5031v + 4,3665v + 299,75 Trong đó: F0 = 299,75 ; F1 = 4,3665; F2 = 0,5031 Ta có: Fc = F2 V + F1 V + F0 (a) Hay: Fc = G( f V + f1 V + f0 ) + K.V² (b) Từ (a) (b) suy ra: - f0 = F0 299, 75   0, 01249 G 24000 - f1 = F1 4,3665   0, 000182 G 24000 - f2 = F2 0,5031   0, 000021 G 24000 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Theo Lý thuyết ôtô ta có: Hệ số cản lăn tính: + Là hàm bậc hai theo tốc độ f = f (1  V2 ) 1500 = f  0.V  f V2 1500 + Là hàm bậc theo tốc độ f = (a+b.V)  a+b.V  0.V (c) Suy ra: f = f0 + f1 V + f V Theo đề cho hệ số cản lăn hàm bậc theo tốc độ Ff = G(a + b.V) = G( f V + f1 V + f0 ) Nên từ (c) ta có: f0 = a; f1 = b f = Vậy: a = f0 = 0,01249 b = f1 = 0,000182 *Tính K: Ta có: f =  G(a + b.V) Suy ra: K= F2 = 0,5031 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT 10 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Kết luận Từ kết nghiệm ta tính đường đặc tính lực cản ô tô phương pháp tính toán xấp xỉ sử dụng công cụ Add Tirenline excel Dựa vào đường đặc tính quan hệ lực cản với vận tốc đường kết tính toán ta có kết luận sau: -Lực cản tổng cộng ô tô đường phụ thuộc vào lực cản chuyển động ô tô Tất yếu tó ảnh hưởng đến lực cản chuyển động ô tô ảnh hưởng đến lực cản tổng cộng ô tô -Vận tốc ô tô lớn lực cản lớn hệ số cản khí động tăng - Thực tế hệ số tồn dao động xung quanh giá trị lí thuyết, thí nghiệm thực tế tồn biến động nhỏ tác động đến trình thí nghiệm - Qua thí nghiệm hiểu rõ công cản mà học bước tiến hành làm thí nghiệm cách xử lí số liệu - Sau tính toán Excel ta tìm số a = f0 = 0,01249  32/2800 số b = f1 = 0,000182  1/2800 Phù hợp với phương trình hệ số cản lăn hàm bậc theo tốc độ f = ( 32 V + ) 2800 2800 - theo Lý thuyết ô tô Hệ số K = 0,5031 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT 11 VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ĐO LỰC CẢN TỔNG CỘNG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG I PHẦN LÝ THUYẾT Cơ sở lý thuyết 2 Phương pháp đo Xử lý số liệu II PHẦN TÍNH TOÁN 1.Đề tính toán Bảng số liệu cho trước (nhóm 7) Xử lí số liệu Kết luận 13 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT 12 [...]... khí động tăng - Thực tế thì các hệ số luôn tồn tại dao động xung quanh các giá trị lí thuyết, bởi vì thí nghiệm thực tế luôn tồn tại các biến động nhỏ tác động đến quá trình thí nghiệm - Qua bài thí nghiệm chúng ta cũng hiểu rõ hơn về các công cản mà chúng ta đã được học và các bước tiến hành làm thí nghiệm cũng như cách xử lí số liệu - Sau khi tính toán bằng Excel ta tìm được hằng số a = f0 = 0,01249...VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí 4 Kết luận Từ kết quả thì nghiệm ta có thể tính được đường đặc tính lực cản của ô tô bằng phương pháp tính toán xấp xỉ sử dụng công cụ Add Tirenline của excel Dựa vào đường đặc tính quan hệ lực cản với vận tốc của đường và kết ... xung quanh giá trị lí thuyết, thí nghiệm thực tế tồn biến động nhỏ tác động đến trình thí nghiệm - Qua thí nghiệm hiểu rõ công cản mà học bước tiến hành làm thí nghiệm cách xử lí số liệu - Sau... V2 ) + K.V 1500 F0 = G.f0 ; F1 = ; F2 = K + Suy ra: Fj= G.f 1500 G dv =F0 +F1 +F2 V2 g dt * Kết luận: Lực quán tính chuyện động chậm dần xe đóng vai trò lực kéo, để xe chuyển động lực quán tính... Ta có: Suy ra: Fc =F0 +F1.V+F2 V  G(f +f1.V+f V )  K.V f0 = F0 F F K ; f1 = f = G G G *Biện luận: Nếu f1   G.f(1+ V2 ) 1500 Nếu f   G(a+b.V)  K=F2 II PHẦN TÍNH TOÁN 1.Đề tính toán -Cho: