Bài tập Lý thuyết ô tô

Tính lực kéo tiếp tuyến trên bánh xe chủ động ứng với tay số các số truyền của hộp số để xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô.. Tính lực kéo tiếp tuyến trên bánh xe chủ động ứng với

ĐINH BẢO DUY LỚP 56 – CNOT

BÀI TẬP LÝ THUYẾT Ô TÔ

Cán bộ hướng dẫn: TS Lê

Bá Khang

NHA TRANG – tháng 4./2016

1 Tính công suất tương ứng tốc độ của động cơ

2 Tính tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp

số)

3 Tính lực kéo tiếp tuyến trên bánh xe chủ động ứng với tay

số (các số truyền của hộp số) để xây dựng đồ thị cân

bằng lực kéo của ô tô.

4 Tính lực cản lăn.

5 Tính lực cản của không khí khi tác dụng lên xe.

6 Tính cân bằng công suất của ô tô (không kéo rơ moóc).

7 Tính nhân tố động lực học.

8 Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi.

9 Tính gia tốc, gia tốc ngược của ô tô ứng với tay số (các số

11 13 15 18 19

21 20

22 31 31

I LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, đất nước ta đang trên con đường Công nghiệp hóa - Hiên đại hóa, từng bước phát triển đất nước

Hòa theo xu thế của thời đại Khoa học Kỹ thuật thế giới phát triển mạnh mẽ Đất nước ta đã đề ra một số chủ trương để phát triển ngành khoa học – công nghệ nước nhà, trong đó có ngành Công nghệ

kỹ thuật Ô tô.

Để thực hiện được chủ trương đó mục tiêu đề ra

là cần phải có một đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ

thuật có trình độ và tay nghề cao Vì thế trường Đại học Nha Trang không ngừng phát triển và nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ giảng viên, có trình độ Tiến sĩ, Thạc sĩ có kinh nghiệm lâu năm, tận tình

giảng dạy truyền đạt kiến thức để đào tạo sinh viên với các trình độ Đại học, Cao đẳng

Là một sinh viên của trường Đại học Nha Trang,

em được thực hiện một bài tập lớn môn “Lý thuyết ô tô” Đây là môn học cơ sở ngành, là môn học tất yếu

để từng bước làm quen với ô tô, một điều kiện rất tốt cho em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà đã được học, bước đầu đi sát vào thực tế, làm quen với công viêc tính toán thiết kế ô tô

Trong quá trình tính toán em đã được sự quan tâm chỉ dẫn, sự giúp đỡ nhiệt tình, kỹ lưỡng của giảng viên hướng dẫn Tuy vậy, trong lần đầu làm quen tính

toán không thể tránh khỏi những sai sót trong qua trình tính toán.

Kính mong được sự chỉ dẫn tận tình của Thầy

II ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Đối tượng nghiên cứu:

Tính toán các thông số kĩ thuật của động cơ diezle 4 kì

2 Phạm vi nghiên cứu:

- Công suất tương ứng tốc độ của động cơ để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ

- Tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số)

- Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với tay số (các số truyền của hộpsố)

- Lực cản không khí ứng với tay số (các số truyền của hộp số)

- Lực cản lăn ứng với tay số (các số truyền của hộp số)

- Nhân tố động lực học ứng với tay số (các số truyền của hộp số)

- Độ dốc tối đa mà ô tô có thể vượt được ứng với tay số

- Gia tốc của ô tô ứng với tay số ( các số truyền của hộp số)

- Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

3 Mục tiêu nghiên cứu:

Nhằm hiểu biết, lí giải một cách khoa học về thông số kĩ thuật ô tô để

từ đó vận dụng vào tính toán đồ án môn học lí thuyết ô tô , trong bảo dưỡng ,khai thác,chẩn đoán kĩ thuật để nâng cao hiệu quả động cơ đốttrong nói chung và ô tô nói riêng

III GIỚI THIỆU Ô TÔ

Tỷ số truyền ih1 = 6,012; ih2 = 3,292; ih3 = 2,004;

ih4 = 1,367; ih5= 1,000; ih6= 0,789;

iR= 5,395Lốp bánh xe (Trước/ sau) 8.25-20/8.25/20

IV TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC

1 Tính công suất tương ứng tốc độ của động cơ (để xây dựng

đặc tính ngoài của động cơ) theo công thức kinh nghiệm S.R Lây

Ne, ne – công suất có ích và số vòng quay của trục khuỷu của động

cơ ứng với

một điểm bất kỳ của đồ thị đặc tính ngoài

Nmax , nN - công suất có ích lớn nhất và số vòng quay ứng với công suất cực đại

Động cơ 4 kỳ diesel sử dụng buồng cháy xoáy lốc : a = 0,7 ; b = 1,3; c

2 Tính tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số)

ihi – tỉ số truyền của hộp số ở tay số thứ i

ne – tốc độ động cơ ứng tới từng công suất

ip – tỉ số truyền của hộp số phụ ip = 1

i0 – tỉ số truyền của truyền lực chính

rb – bán kính làm việc trung bình, được tính như sau:

r b=25,4(B+ d

2)=25,4.0,945(8,25+20

2 )=44 cm=0,44 m

Ký hiệu loại lốp 240-50 (8,25 -20) có áp suất lốp là 6,0 (daN/cm2)

(tài liệu Tính Toán Sức Kéo của Ngô Xuân Ngát – Bảng phụ lục 1 - Trang 96)

Vì có áp suất lốp là 6,0 (daN/cm2) là áp suất cao Lấy  = 0,945 ÷ 0, 950, chọn  = 0,945

(tài liệu Tính Toán Sức Kéo của Ngô Xuân Ngát – Trang 13)

ihn - tỉ số truyền hộp số ở số truyền cao nhất

3 Tính lực kéo tiếp tuyến trên bánh xe chủ động ứng với tay

số (các số truyền của hộp số) để xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô

G – trọng lượng toàn bộ của xe, G = 11605 kG

f - hệ số cản lăn ứng với từng tốc độ chuyển động của xe:

f =f0(1+ v

213.1500)trong đó:

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.000

vi - vận tốc (km/h) của ô tô ứng với từng tốc độ

f0 – hệ số cản lăn của mặt đường, chọn f0 = 0,013

Giá trị f tương ứng với từng

B – chiều rộng của xe, B = 2,34 m

H – chiều cao của xe, H = 2,6 m

Trong đó: P ψ là lực cản tổng cộng

P ψ=P f ± P i

Xét trường hợp xe chuyển động trên đường bằng nên Pi = 0

 P ψ+P ω=P f ± P ω

V 6 (km/h) 24,13 36,20 48,26 66,33 72,39 84,46 96,53

Lực bám P ψ 3191,38 3191,3

8

3191,38

3191,38

3191,38

3191,38

3191,38

6 Tính cân bằng công suất của ô tô (không kéo rơ moóc)

Ne= Nt+ Nf + N  Ni  Nj

trong đó :

Ne - công suất có ích của động cơ

Nt - công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực

Nf - công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn

N - công suất tiêu hao để thắng lực cản KK

Ni - công suất tiêu hao để thắng lực cảndốc

Nj - công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính

Công suất kéo của ô tô tại bánh xe chủ động :

Nk = Ne- Nt= Ne t với t- hiệu suất của hệ thống truyền lực = 0,85

Xây dựng đồ thị cân bằng công suất

Đồ thị cân bằng công suất

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 0

D số1 0,249 0,27 0,284 0,29 0,287 0,277 0,258

V (km/h)

8 Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

Từ : D= P k−P ω

G

Suy ra : DxGx = DGHay D x=D G

9 Tính gia tốc, gia tốc ngược của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số)

Từ công thức trên, ta tính được các giá trị của  tương ứng với từng

tỉ số truyền được thể hiện trên bảng sau:

Sau đó,xây dựng bảng giá trị của J theo D và  của từng cấp số:

Đồ thị gia tốc của ô tô

10 Tính độ dốc tối đa mà ô tô có thể vượt được ứng với tay

ĐỒ THỊ GIA TỐC

J1 J2 J3 J4 J5 J6 Jlui

11 Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô.

 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược: f ( v )=1

 Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô

Tích phân này ta không thể tính toán được bằng phương pháp giải tích, vì nó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tíchgiữa sự tăng tốc của ô tô j và vận tốc chuyển động v của chúng Nhưng tích phân này có thể giải được bằng phương pháp đồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc dựa vào đồ thị gia tốc của ô tô

Ta có phương trình: j = f(v) Để tiến hành xác định thời gian ta cần xây dựng đường cong gia tốc ngược ở mỗi số truyền khác nhau, nghĩa là xây dựng đồ thị 1/j = f(v) Ở đây, ta xây dựng đồ thị 1/j ở số cao nhất của hộp số

Để tiện lợi cho việc tính toán lập đồ thị 1/J theo tốc độ v (m/s) ta chia khoảng từ vmin – 0,95vmax, làm n khoảng bằng nhau và có giá trị bằng

12,3 5 34,53 9,59 930 32,16 33,03 292,53 22,32 0,023 1,09 0,014 0,081

12,3 5 39,73 11,04 1071 38,66 34,48 305,38 29,55 0,024 1,09 0,014 0,09

11,1 1 44,93 12,48 1210 45,41 35,84 317,42 37,79 0,024 1,09 0,014 0,09

11,1 1 50,13 13,93 1351 52,58 37,17 329,2 47,04 0,024 1,09 0,015 0,081 12,3 5 55,33 15,37 1490 59,93 38,42 340,27 57,31 0,024 1,09 0,015 0,081 12,3 5 60,53 16,81 1630 67,6 39,61 350,81 68,59 0,024 1,09 0,015 0,081

12,3 5 65,73 18,26 1771 75,55 40,74 360,82 80,88 0,024 1,09 0,016 0,072 13,8

9 70,93 19,7 1910 83,59 41,8 370,21 94,18 0,024 1,09 0,016 0,072

13,8 9 76,13 21,15 2051 91,93 42,81 379,15 108,5 0,023 1,09 0,017 0,054

18,5 2 81,33 22,59 2191 100,36 43,75 387,48 123,82 0,023 1,09 0,017 0,054

18,5 2 86,53 24,04 2331 108,91 44,63 395,27 140,16 0,022 1,09 0,018 0,036 27,7 8 91,70 25,47 2470 117,49 45,43 402,36 157,41 0,021 1,09 0,019 0,018 55,5 6

Ta vẽ đồ thị gia tốc ngược theo giá trị bảng trên

Ta lấy một phần diện tích được giới hạn bởi đường cong 1/j, trục hoành và hai tung độ tương ứng với sự biến thiên vận tốc dv, sẽ biểu thị thời gian tăng tốc của ô tô.

Trên đồ thị, ta chia thành 13 hình thang, theo tỉ lệ của trục hoành với∆vi

gọi ∆vi là khoảng vận tốc thứ i đến i+1

- Vận tốc 6,7 – 8,15 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(I)

- Vận tốc 8,15 – 9,59 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác địnhbằng diện tích S(II)

- Vận tốc 9,59 – 11,04 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(III)

- Vận tốc 11,04 – 12,48 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(IV)

- Vận tốc 12,48 – 13,93 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(V)

- Vận tốc 13,93 – 15,37 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(VI)

- Vận tốc 15,37 – 16,81 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(VII)

- Vận tốc 16,81 – 18,26 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(VIII)

- Vận tốc 18,26 – 19,7 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(IX)

- Vận tốc 19,7 – 21,15 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(X)

- Vận tốc 21,15 – 22,59 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(XI)

- Vận tốc 22,59 – 24,04 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(XII)

- Vận tốc 24,04 – 25,47 (m/s) thì cần có một khoảng thời gian tăng tốc xác định bằng diện tích S(XIII)

ô tô tăng tốc từ(m/s) thời gian

Từ bảng giá trị trên ta vẽ đồ thị thời gian tăng tốc:

 Lập đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô

Tích phân này không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc và vận tốc chuyển động của ô tô Vì vậy, ta

áp dụng phương pháp giải bằng đồ thị trên cơ sở đồ thị “Thời gian tăng tốc” của ô tô

Ta lấy một phần diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thời gian dt, phần diện tích được giớihạn bởi đường cong thời gian tăng tốc với trục tung và hai hoành độ tương ứng với độ biến thiênthời gian dt sẽ biểu thị quãng đường tăng tốc của ôtô Phần diện tích nhỏ này chính là quãng đường tăng tốc của ôtô từ vận tốc v1 đến v2 và xây dựng được đồ thị quãng đường tăng tốc của ô

tô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của chúng S=f(v)

Trên đồ thị, ta chia đồ thị thành 8 hình thang, theo tỉ của trục hoành với∆

vi

XIII

XIIXIXIXVIIIVIIVIVIVIIIIII

THỜI GIAN TĂNG TỐC

V (m/s)

gọi ∆vi là khoảng vận tốc thứ i đến i+1

Ta giả sử, ô tô tăng tốc từ

- Vận tốc 6,7 – 8,15 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(I)

- Vận tốc 8,15 – 9,59 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(II)

- Vận tốc 9,59 – 11,04 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(III)

- Vận tốc 11,04 – 12,48 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(IV)

- Vận tốc 12,48 – 13,93 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(V)

- Vận tốc 13,93 – 15,37 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(VI)

- Vận tốc 15,37 – 16,81 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(VII)

- Vận tốc 16,81 – 18,26 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(VIII)

- Vận tốc 18,26 – 19,7 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(IX)

- Vận tốc 19,7 – 21,15 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(X)

- Vận tốc 21,15 – 22,59 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(XI)

- Vận tốc 22,59 – 24,04 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(XII)

- Vận tốc 24,04 – 25,47 (m/s) thì ô tô đi được một quãng đường xác định bằng diện tích S(XIII)

Ô tô tăng tốc từ Quảng đường

 Xây dựng đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô có kể đến

sự giảm tố độ khi sang số.

Độ giảm vận tốc chuyển động khi sang số:

ΔVVc = ψ.g.tc/δδi (m/δs)

(tài liệu Tính Toán Sức Kéo của Ngô Xuân Ngát – Trang 30)

Trong đó: tc - thời gian chuyển số, đối với:

+ ô tô có động cơ diesel: tc = (1 ÷4) giây (chọn 4 giây)

- g = 9,81m/δs2 gia tốc trọng trường.

- ψ hệ số cản lăn tổng cộng của đường.

*Quãng đường xe chạy được trong thời gian chuyển số được tính:

Sc = (vd – 4,73.tc.ψ)

(tài liệu Tính Toán Sức Kéo của Ngô Xuân Ngát – Trang 30-31)

Từ công thức trên ta lập được các bảng giá trị ΔVVc va Sc tương ứng

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô khi chuyển số

s(m )

t (s) s(m)

ĐỒ THỊ THỜI GIAN, QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC KHI CHUYỂN SỐ

thời gian(s) quảng đường(m)

1 Kết luận:

Qua việc nghiên cứu, tính toán làm bài tập lớn môn “Lý thuyết ô tô”, rút ra được những bài học kinh nghiệm trong quá trình tính toán:

- Xác định, hiểu được các thông số của ô tô

- Xác định khả năng làm việc của ô tô

- Biết cách tính động lực học của ô tô ở các chế độ khác nhau

- Xác định được gia tốc, vận tốc, thời gian, quãng đường tăng tốc của

ô tô

2 Đề xuất:

- Việc nghiên cứu, tính toán về xe “Thaco Aumark 700” chỉ trên

phương diện cơ sở lý thuyết Vì vậy, cần phải được kiểm nghiệm bằng thực tế để so sánh giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm từ

đó rút ra được kinh nghiệm hơn

- Tiếp tục nghiên cứu, tính toán động lực học trên các loại ô tô khác như: động cơ chạy bằng xăng, xe số tự động …

1 Bài giảng: Lý thuyết ô tô – TS Lê Bá Khang – Trường Đại học Nha Trang

2 Lý thuyết ô tô máy kéo của Ngô Xuât Ngát

3 http://www.luanvan.net