Bài tập lớn Lý thuyết Ô tô kèm file excel tính toán

Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc của ô tô, đồ thị thờigian tăng tốc của ô tô, đồ thị quãng đường tăng tốc.. BẢN VẼ.- 01-02 bản vẽ A0 tờ ô ly, gồm: Đồ thị đặc tính ngo

KHOA Ô TÔ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN NL – KC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ

Họ và tên: Nhóm 10

I SỐ LIỆU BAN ĐẦU.

+ Tênxe: Toyota Zace 2005 ; Công thức bánh xe: 4x2

3 Mô men xoắn ứng với công suất lớn nhất (N emax ) Nm

6 Số vòng quay ứng với công suất cực đại (n N ) 4800 v/p

7 Số vòng quay ứng với Mô men xoắn cực đại (n M ) 2800 v/p

8 Hệ số thích ứng của động cơ (K đc )

22 Hệ số dạng khí động học của xe (K) 0.15

23 Hệ số bám của bánh xe với mặt đường (φ) 0.7

II NỘI DUNG THỰC HIỆN.

1 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ

2 Xây dựng đồ thị đặc tính kéo, đặc tính công suất, cân bằng lực kéo và cânbằng công suất

3 Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc của ô tô, đồ thị thờigian tăng tốc của ô tô, đồ thị quãng đường tăng tốc Đặc tính động lực họckhi tải thay đổi

4 Tính toán động lực học quá trình phanh Xác định điều kiện phanh tối ưu

5 Xác định bán kính quay vòng nhỏ nhất và chiều rộng hành lang quayvòng Xác định ổn định trượt và lật khi xe chuyển động lên dốc, quay

III BẢN VẼ.

- 01-02 bản vẽ A0 tờ ô ly, gồm: Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ, đồ thị đặc tính kéo, đặc tính công suất, cân bằng lực kéo và cân bằng công suất, đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc của ô tô, đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô,

đồ thị quãng đường tăng tốc Đặc tính động lực học khi tải thay đổi

Ngày giao đồ án: 11/02/2017

Ngày hoàn thành: nộp và báo cáo :25/03/2017

TP.HCM, ngày tháng năm 2017

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS Mai Hồng Cẩm

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ 6

1.1 Định nghĩa đặc tính ngoài động cơ 6

1.2 Xác định trọng lượng toàn bộ của ô tô 7

1.3 Lốp xe 7

1.4 Xác định các tỷ số truyền 7

1.5 Xác định vận tốc lớn nhất, vận tốc nhỏ nhất 8

1.7.Hệ số thích ứng động cơ 9

CHƯƠNG 2 : ĐỒ THỊ LỰC KÉO, CÂN BẰNG LỰC KÉO VÀ ĐỒ THỊ CÔNG SUẤT VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 10

2.1 Đồ thị lực kéo và cân bằng lực kéo 10

2.1.1 Định nghĩa đặc tính kéo

2.1.2 Đồ thị dặc tính kéo ở hai cấp số

2.1.3 Đồ thị cân bằng lực kéo ở hai cấp số

2.2.Xác định công suất và cân bằng công suất 17

2.2.1 Đồ thị công suất ở hai cấp số

2.2.2 Đồ thị cân bằng công suất

CHƯƠNG 3 NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC, ĐỒ THỊ GIA TỐC, THỜI GIAN TĂNG TỐC, QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC 20

3.1.Nhân tố động lực học 20

3.1.1 Định nghĩa đặc tính động lực học

3.1.2.Nhân tố động lực học

3.1.3 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

3.1.4 Đặc tính động lực học khi tải trọng thay đổi

3.2.Đồ thị gia tốc của xe 29

3.3 Đồ thị gia tốc ngược 31

3.4 Đồ thị thời gian tăng tốc ở các số truyền 33

3.5 Đồ thị quãng đường tăng tốc ở các số truyền 34

CHƯƠNG 4 ĐỘNG LỰC QUÁ TRÌNH PHANH 37

4.1.Lực phanh sinh ra ở bánh xe 37

4.2 Động lực học quá trình phanh xe hai cầu 37

4.2.1 Điều kiện phanh có hiệu quả

4.2.2.Động lực học của quá trình phanh xe

4.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh ô tô………… 40

4.3.1 Gia tốc chậm dần khi phanh

4.3.2.Thời gian phanh

4.3.3 Quãng đường phanh

CHƯƠNG 5 TÍNH BÁN KÍNH QUAY VÒNG VÀ CHIỀU RỘNG HÀNH LANG QUAY VÒNG 42

5.1.Xác định hành lang quay vòng của ô tô 42

5.2.Xác định hành lang quay vòng của ô tô 43

CHƯƠNG 6 XÁC ĐỊNH ỔN ĐỊNH DỌC VÀ NGANG KHI Ô TÔ CHUYỂN ĐỘNG 44

6.1.Mục đích 44

6.2.Tính toán các thông số 44

6.2.1.Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc ô tô

6.2.2.Tọa độ trọng tâm theo chiều cao

6.3.Ổn định dọc của ô tô 44

6.3.1.Góc trượt giới hạn

6.3.2.Góc giới hạn lật

6.4.Ổn định ngang của ô tô 47

6.4.1Góc trượt nghiêng ngang

6.4.2.Góc lật ngang

6.4.3.Ổn định ngang khi ô tô quay vòng trên đường bằng

Tài liệu tham khảo……….52

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ô tô hiện nay đang phát triển rất mạnh, nó là một ngành công nghiệp

có vai trò quan trọng trong nền kinh tế của một đất nước.Vì vậy, việc đào tạo kỹ

sư trong ngành cũng hết sức quan trọng.Trong khi đó môn học Lý thuyết ô tô chiếm vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành ô tô máy kéo.Môn học này cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản thuộc lĩnh vực

lý thuyết ô tô liên quan đến sự phát triển của ngành ô tô trong sự nghiệp đổi mớicủa đất nước hiện nay.

Để đảm bảo xe có thể hoạt động tốt trên các loại đường khác nhau thì việcquan trọng là chúng ta phải nghiên cứu tính toán kéo cho xe Qua đó xác địnhđược những thông số cơ bản của động cơ, hệ thống truyền lực để đảm bảo cho

xe có vận tốc lớn nhất trên đường tốt và có khả năng chuyển động trên các loạiđường khác nhau có hệ số cản lớn

Ngành công nghiệp ô tô của nước ta hiện nay đang trên đường phát triển vàhội nhập với thế giới nên việc tính toán kéo thông thường chỉ là tính toán kéo

kiểm nghiệm Phương pháp này áp dụng đối với xe Toyota Zace với điều kiện

thông số kết cấu cơ bản của xe đã biết Mục đích của phương pháp này là xácđịnh các thông số đánh giá chất lượng kéo, chất lượng vận tốc và tìm ra khảnăng hoạt động tối ưu của xe

Được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo bộ môn Khung gầm Khoa Ô

tô, trong đó đặc biệt là thầy giáo Mai Hồng Cẩm đã giúp cho chúng tôi có thêmnhiều kinh nghiệm trong quá trình tính toán, thiết kế một động cơ cho xe ô tô vàhoàn thành bài tập đúng thời hạn Tuy vậy, do sự hạn hẹp về sự non kém trongkinh nghiệm làm bài, bài tập không thể tránh khỏi những sai sót, mong được tiếptục quan tâm giúp đỡ, chỉ bảo để tôi có thêm kinh nghiệm hoàn thành tốt hơncác bài tập cũng như các kiến thức bổ ích cho học tập và công việc sau này.Xin chân thành cảm ơn

TP.HCM, tháng 3 năm 2017

Nhóm thực hiện

Nhóm 10_Lớp DDS04021

CHƯƠNG 1 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ.

1.1 Định nghĩa đặc tính ngoài động cơ.

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mô men xoắn Me, công suất Ne và suấttiêu hao nhiên liệu ge của động cơ với số vòng quay ne hoặc vận tốc góc ωe của

trục khuỷu khi cung cấp nhiên liệu ở mức tối đa được gọi là đặc tính vận tốcngoài của động cơ (gọi tắt là đặc tính ngoài).

1.2 Xác định trọng lượng toàn bộ của ô tô:

− Trọng lượng toàn tải ô tô: 1930 (Kg) => G= 19300 (N)

Hình Đặc tính ngoài của động cơ.

Tỉ số truyền của HTTL ở số truyền i

1.5 Cơ sở lý thuyết xây dựng đặc tính ngoài động cơ.

Đặc tính ngoài của động cơ thường được xây dựng khi thử nghiệm động cơ

trên băng thử (băng thử thuỷ lực, băng thử điện ).

Mô men xoắn của động cơ đặt trên băng thử được thay đổi bằng phanhthuỷ lực hoặc phanh điện ứng với mỗi giá trị mô men người ta đo được số vòngquay tương ứng

e emax

e N

e N

2

e N

Ne, ne - công suất hữu ích của động cơ và số vòng quay của trục khuỷu ứngvới một điểm bất kỳ của đường đặc tính ngoài;

Nemax, nN - công suất có ích cực đại và số vòng quay ứng với công suất đó

a, b, c - hệ số thực nghiệm được chọn động cơ xăng 4 kỳ: a=1, b=1, c= -1

- Công thức tính mômen có ích:

3.10

(Nm)

e e

e

N M

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị đặc tính ngoài của động cơ như sau:

Hình1.1 Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ.

=

(1.2)

Trong đó:

Ne − Công suất của động cơ (đã kể tổn hao trong thiết bị động lực) (W);

tl

η − Hiệu suất của hệ thống truyền lực;

Pki − Lực kéo của xe ở số truyền i (N);

vi − Vận tốc chuyển động của xe ở số truyền i (m/s)

Vận tốc vi được xác định như sau:

tli

k e i

i

r

v = ω .

(1.3)Trong đó:

n e (v/p) 3200 3600 4000 4400 4800

v1 5.4793 6.1642 6.8492 7.5341 8.219v2 10.062 11.32 12.578 13.836 15.094v3 15.381 17.304 19.227 21.149 23.072v4 21.534 24.225 26.917 29.609 32.301v5 25.334 28.501 31.667 34.834 38.001

a Đặc tính ngoài của động cơ b Đặc tính kéo số truyền i của ôtô

Hình : Phương pháp xây dựng đặc tính kéo của ô tô.

*Hiệu suất truyền lực =0,8÷0,95 Chọn =0,95

Bảng Các số liệu được sử dụng để xây dựng đặc tính kéo của ô tô

Dựa vào bảng trên ta lập được bảng số liệu để xây dựng đường đặc tính kéo của động cơ như sau:

Bảng 2.1: Các số liệu lực kéo ứng với tỉ số truyền i

Pk1(KN

)

8.1485

8.4963

8.7447

8.8938

4.6265

4.7618

2.1619

2.2251

2.2631

1.8376

1.8914

1.9236

8.4963

8.1485

7.7013

7.1548Pk2(KN

)

4.7618

4.6265

4.4371

2.9028

2.7435

2.5488Pk4(KN

)

2.2251

2.1619

2.0734

1.9596

1.8206Pk5(KN

)

1.8914

1.8376

1.7624

1.6657

1.5475

Cuối cùng ta vẽ được đồ thị đặc tính kéo như hình vẽ sau:

Hình 2.1 Đồ thị dặc tính kéo

Từ đặc tính kéo của ô tô có thể đưa ra một số nhận xét sau:

− Đặc tính kéo cho phép xác định lực kéo lớn nhất của ô tô theo động cơ vì nóđược xây dựng từ đặc tính ngoài của động cơ

− Đặc tính kéo cho phép xác định lực kéo lớn nhất Pkimax ở từng số truyền

− Đặc tính kéo không thể đánh giá chất lượng kéo của xe Bởi vì khi hai xe cócùng lực kéo thì xe nào có trọng lượng nhỏ hơn, thông số khí động tốt hơn thì xe

đó có chất lượng động lực học cao hơn

 Từ đồ thị kết hợp với bảng thông số các giá trị đã tính toán có thể xác định vậntốc lớn nhất mà xe có thể đi được và lực kéo lớn nhất của xe, cụ thể là ở số 4 sẽcho vận tốc lớn nhất nhưng lực kéo sẽ là nhỏ nhất và ngược lại là số 1 với tốc độthấp nhất và lực kéo thì lại cao nhất như trên hình vẽ đã thể hiện

Ta chỉ thể hiện vận tốc lớn nhất, nhỏ nhất và khả năng tăng tốc của môt sốtruyền và các số truyền khác thì tương tự

đường bê tông trung bình và f= 0,015÷0,020 Chọn f=0,020.

⇒= f.G = 0,02.19300=386(N) + Lực cản tổng cộng:

Hình2.2: Đồ thị cân bằng lực kéo

Qua đồ thị này nhìn vào ta hoàn toàn có thể xác định vận tốc min và maxcủa ô tô và khả năng tăng tốc của từng số một cách dễ dàng

2.2.Xác định công suất và cân bằng công suất

2.2.1 Đồ thị công suất ở hai cấp số.

Từ công thức trên ta xác định được các thông số cần thiết để vẽ biểu đồ:

Bảng 2.5: Số liệu tính toán đồ thị công suất

36.753

42.640

Nk2(KW

30.457

36.753

42.640

6 9Nk3(KW

30.457

36.753

42.640

Nk4(KW

30.457

36.753

42.640

Nk5(KW

30.457

36.753

42.640

58.805v2 10.062 11.320 12.578 13.836 15.094

Nk2(KW

58.022

58.805v3 15.381 17.304 19.227 21.149 23.072

Nk3(KW

58.022

58.805v4 21.534 24.225 26.917 29.609 32.301

Nk4(KW

58.022

58.805v5 25.334 28.501 31.667 34.834 38.001

Nk5(KW

58.022

58.805

Từ các thông số đó ta có được biểu đồ công suất kéo tại các số truyền:

Hình 2.3.Đồ thị công suất.

2.2.2 Đồ thị cân bằng công suất:

Để đơn giản ta chỉ vẽ Nk5 vì có liên quan đến vận tốc cực đại

18.377

25.219

32.060

38.688

44.885V5 6.333 9.500 12.667 15.834 19.000 22.167Nk5 11.162 17.458 23.958 30.457 36.753 42.640

58.748

61.076

61.900

4

28.501

31.667

34.834

38.001

Nk 47.915 52.373 55.810 58.022 58.805

Nf 9.779 11.001 12.224 13.446 14.668Nw5 7.535 10.728 14.717 19.588 25.430Nbx+Nw 17.314 21.730 26.940 33.034 40.099

Từ đó ta được đồ thị:

Hình 2.4.Đồ thị cân bằng công suất

CHƯƠNG 3 NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC, ĐỒ THỊ GIA TỐC, THỜI

GIAN TĂNG TỐC ,QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC

Lực kéo ô tô ở số truyền 1 (N) Pk1 Pk11 Pk12 … Pk1nLực cản không khí ở số truyền 1

Lực cản không khí ở số truyền i

(N)

8496.300

8744.730

8893.788

8943.474

8893.788

4842.928

4869.983

4842.928

3115.171

3168.270

3185.970

3168.270

2225.122

2263.050

2275.693

2263.050

1891.354

1923.593

1934.339

1923.593

8148.498

7701.325

7154.779

4437.096

4193.597

3895.987

2902.773

2743.474

2548.776

2161.908

2073.409

1959.625

1820.554

1837.622

1762.398

1665.681

1547.471

Ta được đồ thị đặc tính động lực học của động cơ:

Hình 3.1: Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô

* Khả năng leo dốc của từng tay số:

Vì f2 nhỏ hơn rất nhiều so với 1 nên có thể sử dụng công thức gần đúng:

3.1.3 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

Cơ bản giống với nhân tố động lực học D chỉ khác là thay bằng

Cụ thể là: =

Với ϕ là hệ số bám: Chọn ϕ=0,7 vậy nên =0,7.1930.10= 13510 (N)

Bảng 3.5: Nhân tố động học theo điều kiện bám

Hình 3.2.Đồ thị thể hiện nhân tố động lực học theo điều kiện bám

3.1.4 Đặc tính động lực học khi tải trọng thay đổi.

Trong bài làm ta chỉ xét khi xe chở quá tải 20%, 40%, và 50%

Đồ thị đặc tính động lực học cơ bản giống với đặc tính động lực học D chỉ khác

là thêm phần đồ thị phía trái của đồ thị D Khi xe chở đủ tải tức là G=100% thịgóc β=45° tức là tanβ=1 Vậy khi chở quá tải với mức đã cho như trên thì ta cócông thức:

G

Vậy tanβ=1,2: 1,4: 1,5 do vậy β=50°: 54°; 56° Từ các giá trị này ta hoàn toàn

có thể biểu diễn được đồ thị đặc tính động lực học khi tải thay đổi

D42 0.0889 0.092 0.0938 0.0941 0.093 0.0906D52 0.0753 0.0775 0.0785 0.078 0.0763 0.0732

- Trên đặc tính có các điểm đặc biệt sau:

H: điểm bắt đầu;

M: điểm ứng với Dmax (tương ứng với điểm Memax);

T: điểm ứng với Nemax (thường gọi là điểm tính toán);

K: điểm kết thúc của đường đặc tính

Thông thường điểm K ≡ T

- Vận tốc của xe ở mỗi số truyền nằm trong khoảng vH÷ vK (dải vận tốc

của xe ở mỗi số truyền)

- Tương ứng với Dimax của từng số truyền có vận tốc tới hạn viM

viM = v1M, v2M, …, vnM

Khu vực có vận tốc lớn hơn vân tốc tới hạn được gọi là khu vực làm việc ổn định của ô tô ở số truyền đó Bởi vì khi xe làm việc trong khu vực này nếu sứccản của đường tăng lên sẽ làm giảm vận tốc chuyển động, nhưng nhân tố độnglực học lại tăng lên, do vậy xe có thể khắc phục được sức cản tăng lên tức thờiấy

Ở khu vực có vận tốc nhỏ hơn vận tốc tới hạn, khi sức cản chuyển động tăng,vân tốc ô tô giảm, nhân tố D cũng giảm nên xe không thể khắc phục được sứccản tăng lên này Khu vực này được gọi là khu vực làm việc không ổn định của

số truyền.Như vậy vận tốc tới hạn là điểm xác định khu vực làm việc ổn địnhcủa ô tô khi động cơ làm việc ở chế độ toàn tải.Trong thực tế sử dụng ô tôthường không làm việc ở khu vực không ổn định của số truyền

- Giữa các đường đặc tính ở các số truyền có khoảng trùng điệp Nhờ có khoảngtrùng điệp này mà sau khi chuyển số ô tô đều làm việc trong khu vực ổn định

3.2.Đồ thị gia tốc của xe.

* Hệ số khối lượng quay: δi

Công thức xác định khối lượng quay như sau:

Trong đó:

- ihi tỷ số truyền của hộp số ở số truyền thứ i

- Gd: Trọng lượng toàn bộ xe ứng với tải định mức

- Gb: Trọng lượng toàn bộ xe ứng với tải bất kỳ

Ở đây ta xét Gd= Gb

⇒ δi = +1 0,05.(1+i hi2).

* Xác định hệ số cản tổng cộng

αα

- δi - Hệ số khối lượng quay ở số truyền thứ i.

- Di- Nhân tố động lực học ở số truyền thứ i

ti : là thời gian tăng tốc từ v1÷ v2

ti =F i: Với F i là diện tích giới hạn bởi phần đồ thị j

1 = f(V) ; V = v1; V = v2

và trục hoành (OV)

Suy ra : Thời gian tăng tốc toàn bộ

t = 1

n i i

= ∞ Do đó chỉ tính tới giá trị V = 0,95.Vmax )

Bảng 3.9: Số liệu đồ thị gia tốc ngược

Hình 3.5.Đồ thị gia tốc ngược

3.4 Đồ thị thời gian tăng tốc ở các số truyền:

Cách xây dựng như sau: Trên đồ thị gia tốc ngược ta lấy tổng các diện tích

bé ( dv) này lại ta được thời gian tăng tốc tử v1 đến v2 Từ đó xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô

Ta có:

. l i

v 22.723 24.225 26.917 29.609 32.301 31.937 34.834 38.001

t 33.429 36.773 40.010 43.203 46.412 72.810 77.609 82.282

Ta vẽ được biểu đồ:

Hình 3.6: Đồ thị thời gian tăng tốc

3.5 Đồ thị quãng đường tăng tốc ở các số truyền.

Cách xây dựng như sau: Trên đồ thị thời gian tăng tốc ta lấy tổng các diệntích bé (v.dt) này lại ta được quãng đường tăng tốc tử v1 đến v2 Từ đó xây dựng

đồ thị quãng đường tăng tốc ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô

=

=∑

với n : Số khoảng chia vận tốc

Bảng3.15 Số liệu quãng đường tăng tốc

Từ bảng số liệu này vẽ được đồ thị quãng đường tăng tốc như sau:

Hình 3.8: Đồ thị quãng đường tăng tốc

Dựa vào số liệu ta xây dụng được đồ thị thể hiện mối quan hệ quảng

đường và thời gian:

Hình 3.10 Đồ thị thể hiện mối quan hệ quảng đường và thời gian