Bài tập lớn lý thuyết ô tô full

MỤC LỤC NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ……………… trang2 Phần I : Tính toán lựa chọn động xây dựng đặc tính động ô tô……………………………………………………………………………… trang Phần II Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền lực……………………………….trang Phần III: Cân công suất ô tô……………………………………………… trang Phần IV: Cân lực kéo ô tô……………………………………………… trang Phần V: Nhân tố động lực học……………………………………………… trang 10 Phần VI: Khả tăng tốc ô tô…………………………………………… trang 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… trang 19 trang trang VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN Ô TÔ & XE CHUYÊN DỤNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Họ tên: Đặng Xuân Dương Lớp: MSSV: Khóa: I Tên đề tài: Tính toán sức kéo ô tô II Các số liệu ban đầu: - Loại xe: Ô tô chỗ Loại động cơ: Xăng Tải trọng định mức : Gđm = 20600 N Tốc độ vòng quay cực đại: nmax = 6000 vg/ph Vận tốc cực đại ô tô: Vmax = 188 km/h , cấp Kích thước lốp: 225/50R17 Hệ số cản lăn đường ứng với tốc độ cực đại f = 0.02 Độ dốc lớn đường mà xe vượt αmax = 14 Kích thước diện xe: B×H = 1830×1660 III Nội dung tính toán: Tính toán lựa chọn động xây dựng đặc tính động Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền lực Tính toán động lực học ô tô: -Tính toán xây dựng đồ thị công suất -Tính toán xây dựng đồ thị cân lực kéo -Tính toán xây dựng đồ thị nhân tố động lực học: +Khi đầy tải: D +Khi tải thay đổi: Dx -Tính toán xây dựng đồ thị khả tăng tốc ô tô: + Gia tốc (j) gia tốc ngược (l/j) +Thời gian tăng tốc (t) +Quãng đường tăng tốc (s) IV Bản vẽ: trang Gồm vẽ đặc tính đồ thị cân công suất; đồ thị cân lực kéo; đồ thị gia tốc; đồ thị gia tốc ngược; đồ thị nhân tố động lực học; đồ thị thời gian tăng tốc; đồ thị quãng đường tăng tốc Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 28/01/2016 Ngày hoàn thành: 9/03/2016 Ngày 10 tháng năm 2016 Cán hướng dẫn trang Phần I : Tính toán lựa chọn động xây dựng đặc tính động I Chọn đông Chọn loại động cơ: động xăng Chọn số vòng quay: nN = 6000 vg/ph Chọn công suất động cơ: Trong đó: ρ mật độ không khí: ρ = 1.24 kg/m3 f hệ số cản lăn: f = 0.02 Cw hệ số khí động ô tô phụ thuộc vào khí động học xe, chất lượng mặt vỏ xe con: Chọn Cw = 0.4 Diện tích diện xe - A, B- chiều rộng sở xe, H- chiều cao xe : A=0.85×B×H = 0.85×1830×1660=2582130 mm2 ≈ 2.58m2 Tải trọng xe: G= 20600N, tự trọng G0=G-6×1100=206006×1100=14000N, tải Gt=6×1100=6600N Vận tốc cực đại: =188km/h Hiệu suất động : ηt=0,85 Thay vào công thức: Chọn điểm làm việc động xe đạt vận tốc cực đại 188 km/h công suất cực đại Nemax Đây cống suất khắc phục sức cản xe chuyển động Động xe sinh công suất để phục vụ cho nhu cầu khác nên công suất động lắp xe thường lớn khoảng 20÷30% Ta chọn động có công suất Nemax=165 kw để lắp cho xe II Xây dựng đường đặc tính động Động chọn động xăng nên hệ số chọn công thức Lâyđecman a= b= c=1 Trong đó: Ne công suất cực đại số vòng quay n e , với nN = 6000 vg/ph Khi biết Ne ne ta tính Me theo công thức: trang Lập bảng tính ta có: Bảng 1.1 ne (vg/ph) 600 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 Ne (kW) 18,0 38,3 59,9 81,8 103, 122, 139, 153, 161, 165, 161, 150, Me (Nm) 286, 304, 317, 325, 328, 325, 317, 304, 286, 262, 233, 199, Dựa vào bảng ta vẽ đường đặc tính động cơ: Hình 1.1 Đồ thị đặc tính động Phần II Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền lực Chọn số cấp số: Chọn cấp, n = ( theo đầu đề) Tính tỉ số truyền cấp số Tỉ số truyền cực tiểu itmin: - Tính bán kính bánh xe: Với loại lốp 225/50R17 ta có bán kính lốp I II thiết kế: - Bán kính làm việc trung bình: rb = λr0 = (0.93÷0.935)×r0 = - 253.1÷254.5 mm Ta chọn rb = 254 mm= 0.254m Áp dụng công thức tính itmin: Tỉ số truyền cực đại itmax: - Điều kiện lực kéo: Áp dụng công thức: Trong đó: G= 20600N; rb = 0.254m; Memax = Nm (theo bảng); ηt = 0.85; ψmax = f + tanαmax = 0.02 + tan14O = 0.02 +0.25 = 0.27 Thay vào ta có: - Kiểm tra điều kiện bám: Trong đó: Gφ trọng lượng bám xe; xe con, ta giả thiết trọng lượng phân bố lên cầu trước cầu chủ động chiếm 50% trọng trang lượng toàn Coi cos14o≈1, trọng lượng bám xe: Gφ = 0.5G = 0.5×20600 = 10300N φ hệ số bám bánh xe mặt đường, chọn φ=0.7 Thay vào ta có: Như thỏa mãn điều kiện bám Tính tỉ số tay truyền trung gian: Áp dụng công thức Từ ta có: it5 = 3.06 it4 = a.it5 = ×3.06 = 3.47 it3 = a.it4 = ×3.47 = 3.93 it2 = a.it3 = ×3.93 = 4.46 it1 = 5.06 Tính vận tốc xe: Áp dụng công thức tính vận tốc xe: Kết giá trị vận tốc xe ứng với số sô vòng quay khác thể hiện: ne (vg/ph) v1(km/h ) v2(km/h ) v3(km/h ) v4(km/h ) v5(km/h ) Bảng 2.1 600 8,35 12,8 14,5 16,5 18,7 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200 22,7 25,7 29,1 33,1 37,5 34,0 38,6 43,7 49,6 56,3 45,4 51,5 58,3 66,2 75,1 56,7 64,4 72,9 82,7 93,8 68,1 77,2 87,4 99,3 112, 66 79,4 90,1 102, 08 115, 90 131, 43 90,8 103, 06 116, 66 132, 46 150, 21 102, 19 115, 94 131, 24 149, 02 168, 98 113, 55 128, 82 145, 82 165, 58 187, 76 124, 90 141, 70 160, 41 182, 13 206, 54 136, 26 154, 59 174, 99 198, 69 225, 31 Phần III: Cân công suất ô tô Công suất kéo bánh xe chủ động: Công suất cản lăn: xe chạy đường bằng: α = G=20600N; f=0.02; ρ=1.24 kg/m3; ηt=0.85; Cw=0.4; A=2.58m2 Công suất cản không khí: trang Ta có bảng : Bảng 3.1 ne (vg/ph) 600 1200 1800 2400 3000 3600 Ne (kW) 14,4 30,7 48,1 65,7 82,8 98,6 v5(km/h ) 12,2 18,7 26,1 37,5 40,8 56,3 55,8 75,1 Nf (kW) 2,07 4,13 6,20 8,26 Nw (kW) 0,09 0,73 2,45 5,80 Nf+Nw 2,16 4,86 8,64 14,0 70,4 93,8 10,3 11,3 21,6 83,8 112, 66 12,3 19,5 31,9 Nk (kW) 4200 4800 5400 6000 6600 7200 112, 95,4 131, 43 14,4 31,1 45,5 123, 104, 54 150, 21 16,5 46,4 62,9 130, 110, 51 168, 98 18,5 66,1 84,7 132, 112, 65 187, 76 20,6 90,6 111, 34 129, 110, 28 206, 54 22,7 120, 70 143, 42 120, 102, 74 225, 31 24,7 156, 70 181, 49 N (kw) Hình 3.1 Đồ thị cân công suất Phần IV: Cân lực kéo ô tô Lực kéo: Các thông số lấy từ kết tính toán: ηt = 0.85; rb = 0.254m; it5 = 3.06; it4=3.47; it3 = 3.94; it2 = 4.46; it1 = 5.06 Ta có: Fk1 = 16.93Me; Fk2 = 14.93Me; Fk3 = 13.17Me; Fk4 = 11.61Me; Fk5= 10.24Me ne(vg/ph) Lực cản lăn: Pf = Gf = 20600×0.02= 412 N Lực cản không khí: trang Các kết thể bảng sau: Bảng 4.1 Me (Nm) v1(km/ h) Fk1(N) 230, 244,7 255,3 261,6 263,7 8,35 22,71 34,06 45,42 56,77 3893 4143 4322 4429 4465 Fw1(N) v2(km/ h) Fk2(N) 12,8 3433 25 57 101 158 25,76 38,65 51,53 64,41 3654 3811 3906 3937 Fw2(N) v3(km/ h) Fk3(N) 14,5 3029 33 73 130 203 29,16 43,75 58,33 72,91 3223 3362 3445 3473 Fw3(N) v4(km/ h) Fk4(N) 10 16,5 2670 42 94 167 260 33,12 49,67 66,23 82,79 2841 2964 3037 3062 Fw4(N) v5(km/ h) Fk5(N) 13 18,7 2355 54 121 215 336 37,55 56,33 75,10 93,88 2506 2614 2679 Fw5(N) Ff+Fw( 5) 17 69 155 429 481 567 261, 68,1 4429 255, 79,4 4322 227 77,2 3906 244,7 230,0 211,0 187,8 160,3 4143 102,1 3893 113,5 3572 124,9 3179 136,2 2714 310 90,1 3811 404 103,0 3654 512 115,9 3433 632 128,8 3150 764 141,7 2803 910 154,5 2394 293 87,4 3445 398 102, 08 3362 520 116,6 3223 659 131,2 3029 813 145,8 2778 984 160,4 2473 1171 174,9 2112 375 99,3 3037 511 115, 90 2964 667 132,4 2841 844 149,0 2670 1042 165,5 2449 1261 182,1 2180 1500 198,6 1861 2700 484 112, 66 2679 658 131, 43 2614 860 150,2 2506 1088 168,9 2355 1343 187,7 2160 1625 206,5 1923 1934 225,3 1642 276 432 622 846 1106 1399 1727 2090 2488 688 844 1034 1258 1518 1811 2139 2502 2900 90,84 Hình 4.1 Đồ thị cân lực kéo ô tô Phần V: Nhân tố động lực học - Xây dựng đường phân tố động lực học xe đầy tải: Áp dụng công thức: trang - Ta tính giá trị nhân tố động lực học D cho tay số giá trị Fk, Fw lấy phần IV, Kết thu thể Bảng 5.1 bảng 5.1 Me (Nm) v1(km/ h) D1 v2(km/ h) D2 v3(km/ h) D3 v4(km/ h) D4 v5(km/ h) D5 - 230, 8,35 0,18 12,8 0,16 14,5 0,14 16,5 0,12 18,7 0,11 244, 22,7 0,20 25,7 0,17 29,1 0,15 33,1 0,13 37,5 0,11 255, 34,0 0,20 38,6 0,18 43,7 0,15 49,6 0,13 56,3 0,11 261, 45,4 0,21 51,5 0,18 58,3 0,15 66,2 0,13 75,1 0,11 263,7 56,77 0,209 64,41 0,181 72,91 0,156 82,79 0,132 93,88 0,110 261, 68,1 0,20 77,2 0,17 87,4 0,14 99,3 0,12 112, 66 0,10 255,3 79,48 0,195 90,18 0,166 102,0 0,138 115,9 0,112 131,4 0,086 244, 90,8 0,18 103, 06 0,15 116, 66 0,12 132, 46 0,09 150, 21 0,06 230, 102, 19 0,16 115, 94 0,13 131, 24 0,10 149, 02 0,07 168, 98 0,04 211, 113, 55 0,14 128, 82 0,11 145, 82 0,08 165, 58 0,05 187, 76 0,02 187, 124, 90 0,11 141, 70 0,08 160, 41 0,05 182, 13 0,02 206, 54 160, 136, 26 0,08 154, 59 0,05 174, 99 0,03 198, 69 225, 31 Xây dựng đường nhân tố động lực học trạng thái khác nhau: Tự trọng xe: 14000N; tải trọng: hành khách, hành khách 1100N ( bao gồm hành lý) Không tải: Gt= 0; Gx= Go+ Gt = 14000+0 = 14000N hành khách: Gt= 1100; Gx= Go+ Gt = 14000+1100 = 15100N hành khách: Gt= 2200; Gx= Go+ Gt = 14000+2200 = 16200N hành khách: Gt= 3300; Gx= Go+ Gt = 14000+3300 = 17300N hành khách: Gt= 4400; Gx= Go+ Gt = 14000+4400 = 18400N hành khách: Gt= 5500; Gx= Go+ Gt = 14000+5500 = 19500N hành khách: Gt= 6600; Gx= Go+ Gt = 14000+6600 = 20600N hành khách: Gt= 7700; Gx= Go+ Gt = 14000+7700 = 21700N trang 10 hành khách: Gt= 8800; Gx= Go+ Gt = 14000+8800 = 22800N Áp dụng công thức: Ta tính giá trị α, kết thể bảng 5.2 Số khách Gt Gx tgα α (độ) Ψ3 Ψ2 1400 0.68 34.2 1100 1510 0.73 36.1 2200 1620 0.79 38.3 3300 1730 0.84 40.0 4400 1840 0.89 41.7 5500 1950 0.95 43.5 6600 2060 1.0 45.0 Ψ1 Bảng 5.2 7700 2170 1.05 46.4 8800 2280 1.11 48.0 V3 Hình 5.1 Đồ thị nhân tố động lực học cới tải trọng khác ô tô Sử dụng đồ thị đánh giá chất lượng động lực học xe đầy tải tải trọng khác Ví dụ: trang 11 - Khi xe chạy số 2, cần biết chở khách (tức chở khách) chở khách xe cso thể loại đường có ψ bao nhiêu: Từ D2 kẻ đường ngang gặp tia khách, gióng xuống - Dx, gặp Dx ta có kết quả: ψ1 ψ2; Đường có hệ số cản tổng cộng ψ3, có chở khách chạy với - số vận tốc ( xem đồ thị) Và nhiều ứng dụng khác trang 12 Phần VI: Khả tăng tốc ô tô Gia tốc ô tô Áp dụng công thức: δi = 1.05 + 0.0015it2 Các thông số lấy từ kết tính toán: it5 = 3.06; it4=3.47; it3 = 3.94; it2 = 4.46; it1 = 5.06 Ta được: δ1=1.06; δ2=1.07; δ3=1.07; δ4=1.08; δ5=1.09; Áp dụng công thức: Trong f= 0.02; Các giá trị D lấy bảng Phần V Các kết tính thể bảng 6.1 Bảng 6.1 v1(km/h) 8,35 22,71 34,06 45,42 56,77 68,13 79,48 90,84 102,19 113,55 j1 (m/s2) 1,517 1,617 1,682 1,709 1,700 1,654 1,571 1,452 1,296 1,103 v2(km/h) 12,88 25,76 38,65 51,53 64,41 77,29 90,18 103,06 115,94 128,82 j2 (m/s2) 1,531 1,632 1,697 1,725 1,716 1,669 1,586 1,465 1,308 1,114 v3(km/h) 14,58 29,16 43,75 58,33 72,91 87,49 102,08 116,66 131,24 145,82 j3 (m/s2) 1,159 1,231 1,270 1,274 1,245 1,182 1,085 0,953 0,788 0,589 v4(km/h) 16,56 33,12 49,67 66,23 82,79 99,35 115,90 132,46 149,02 165,58 j4 (m/s2) 0,998 1,056 1,081 1,072 1,029 0,952 0,842 0,698 0,520 0,309 v5(km/h) 18,78 37,55 56,33 75,10 93,88 112,66 131,43 150,21 168,98 187,76 j5 (m/s2) 0,864 0,909 0,918 0,893 0,833 0,738 0,608 0,444 0,244 0,000 Hình 6.1 Đồ thị gia tốc ô tô trang 13 Thời gian tăng tốc Để xác định thời gian tăng tốc ta cần xây dựng đồ thị – v, sử dụng phương pháp tích phân đồ thị để xác định thời gian tăng tốc thời gian tăng tốc từ v1 đến v2 diện tích đồ thị giới hạn v1 v2 Ta có bảng giá trị v sau: v1(km/h) 8,35 22,71 34,06 45,42 56,77 68,13 79,48 90,84 102,19 1/j1 0,659 0,618 0,595 0,585 0,588 0,605 0,636 0,689 0,772 v2(km/h) 12,88 25,76 38,65 51,53 64,41 77,29 90,18 103,06 115,94 1/j2 0,653 0,613 0,589 0,580 0,583 0,599 0,631 0,682 0,765 v3(km/h) 14,58 29,16 43,75 58,33 72,91 87,49 102,08 116,66 131,24 1/j3 0,863 0,812 0,787 0,785 0,803 0,846 0,922 1,049 1,269 v4(km/h) 16,56 33,12 49,67 66,23 82,79 99,35 115,90 132,46 149,02 1/j4 1,002 0,947 0,925 0,933 0,972 1,050 1,188 1,433 1,923 v5(km/h) 18,78 37,55 56,33 75,10 93,88 112,66 131,43 150,21 168,98 1/j5 1,157 1,100 1,089 1,119 1,200 1,355 1,644 2,254 4,100 Bảng 6.2 Với giả định khoảng cách vạch đồ thị ứng với 1mm ta có tỉ lệ xích trục sau: Trục hoành (trục vận tốc): Trục tung (trục gia tốc ngược): Các khoảng chia bố trí sau (theo vận tốc xe – km/h): 8.35÷20; 20÷40; 40÷60; 60÷80; 80÷100; Từ đồ thị gia tốc ngược , với khoảng chia trục vận tốc nói trên, ta xác định diện tích khoảng Tỉ lệ xích μ: μ= μv μ1/j = 1.111×0.2 = 0.2222(s/mm2) Hình 6.2 Đồ thị gia tốc ngược Ta lập bảng giá trị diện tích thời gian tăng tốc: Khoảng vận tốc 8.35÷20 20÷40 40÷60 Bảng 60÷80 80÷100 trang 14 (km/h) Diện tích (mm2) Tổng diện tích (mm2) Thời gian tăng tốc (s) 10 15 21 34 62 10 25 46 80 142 2.2 5.6 10.2 17.8 31.6 Hinh 6.3 Đồ thị thời gian tăng tốc Quãng đường tăng tốc S Cách tính: Với giả định khoảng cách vạch đồ thị ứng với 1mm ta có tỉ lệ xích trục sau: Trục hoành (trục vận tốc): Trục tung (trục gia tốc ngược): Các khoảng chia bố trí sau (theo vận tốc xe – km/h): 8.35÷20; 20÷40; 40÷60; 60÷80; 80÷100; Từ trục hoành ta gióng lên đồ thị t, điểm cắt đường gióng đường t, ta gióng đường ngang trục tung, Từ ta xác định diện tích khoảng từ tính quãng đường tăng tốc s Tỉ lệ xích μ: μ= μv μ1/j = 1.111×2 = 2.222(m/mm2) Ta lập bảng giá trị diện tích quãng đường tăng tốc: Bảng 6.4 Khoảng v/tốc (km/h) 8.35÷20 20÷40 40÷60 60÷80 80÷100 Diện tích (mm2) 20 48 114 207 Tổng diện tích (mm2) 24 72 186 393 trang 15 Quãng đường tăng tốc (m) 52 160 413 872 Từ bảng ta xây dựng đồ thị quãng đường tăng tốc Hình 6.4 Đồ thị quãng đường tăng tốc TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng “ LÝ THUYẾT Ô TÔ”- thầy Lưu Văn Tuấn trang 16 ... toán sức kéo ô tô II Các số liệu ban đầu: - Loại xe: Ô tô chỗ Loại động cơ: Xăng Tải trọng định mức : Gđm = 20600 N Tốc độ vòng quay cực đại: nmax = 6000 vg/ph Vận tốc cực đại ô tô: Vmax = 188... Phần III: Cân công suất ô tô Công suất kéo bánh xe chủ động: Công suất cản lăn: xe chạy đường bằng: α = G=20600N; f=0.02; ρ=1.24 kg/m3; ηt=0.85; Cw=0.4; A=2.58m2 Công suất cản không khí: trang... xem đồ thị) Và nhiều ứng dụng khác trang 12 Phần VI: Khả tăng tốc ô tô Gia tốc ô tô Áp dụng công thức: δi = 1.05 + 0.0015it2 Các thông số lấy từ kết tính toán: it5 = 3.06; it4=3.47; it3 = 3.94;