bài tập lớn lí thuyết otoxe bán tải fotuner

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơ khí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định và hiệu quả trong quá trình sử dụng. Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , cơ động, êm dịu…Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô để vận dụng để tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ôtô cụ thể. Qua đó, biết được một số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi kéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này.Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔCHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔNội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Anh Ngọc .

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: Ψmax =

Xe tham khảo: Toyota Fortuner 2.4G (4x2)

Nhóm thực hiện : Nhóm Lớp: CNKT Ô TÔ 3

Người hướng dẫn: GV Nguyễn Anh Ngọc

Hà Nội 2018

Mục lục 1

1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe 3

1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn: 4

1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô 5

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 7

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 11

2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 24 2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 26 2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc 29

Lời Nói Đầu

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơ khí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định

và hiệu quả trong quá trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , cơ động, êm dịu…

Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô để vận dụng để tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ôtô cụ thể Qua đó, biết được một số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi kéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này.

Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :

- CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

- CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Anh Ngọc

Nhóm thực hiện

Nhóm

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe.

–

– Ba hình chiếu xe

– Các kích thước cơ bản:

1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn:

a) Thông số theo thiết kế phác thảo:

– Loại động cơ: 2GD-FTV ,4 xy lanh, thẳng hàng, Common rail– Dung tích công tác: Vc = 2393 (cc)

– Công suất tối đa: Pmax = 110(148)/3400

– nN = 3400 ()

– Mômen xoắn tối đa: Mmax =400 (N.m)

– Vận tốc lớn nhất: vmax = 180 (km/h) = 50 (m/s)– Hệ thống truyền lực:

⇨ G = 1990 + 7.(60 + 25) = 2585 (kG)

- Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 2585 (kG)= 25333 (N)

- Phân bố trọng lượng: xe bán tải trọng tác dụng lên cầu sau (G2) chiếm từ 50% ÷60%

- Chọn G1 = 55%G

G = G0 + n.(A + Gh)

⇨ G1 = 60% 2425 = 815,65 (kG)= 7993,4 (N)

⇨ G2 = (1 – 60%).2425 = 667,35 (kG)= 6540 (N)

- Vậy G1 = 7993,4 (N); G2 = 6540 (N)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

- Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sựphụ thuộc của các đại lượng công suất, mômen và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ Các đường đặc tính này gồm:

+ Đường công suất: Ne = f(ne)

+ Đường mômen xoắn : Me = f(ne)

+ Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : ge = f(ne)

Nev = 149 (kW)

- Công suất cực đại của động cơ:

(2) → Nemax = 144 (kW)

- Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài:

+ Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thứcledeman)

(1) → Ne = (Ne)max (kW)

Trong đó :

- Ne max và nN – công suất cực đại của động cơ và số vòng quay tương ứng

- Ne và ne : công suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính + Tính mômen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác nhau :

Me = 9550 (N.m) + Lập bảng:

- Các thông số nN; Ne ; Me đã có công thức tính

- Cho λ = với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1,1

- Kết quả tính được ghi ở bảng:

- Nhận xét :

● Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sau :

Xuất phát từ công thứcMe=

Nemax = 1,1*Nemax = 1,1*79,82 = 87,802 (N.m)

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

- Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực :

itl = i0 ih ic ip

Trong đó : + itl – tỷ số truyền của HTTL

+ i0 – tỷ số truyền của truyền lực chính

+ ih – tỷ số truyền của hộp số + ic – tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng + ip – tỷ số truyền của hộp số phụ

- Thông thường, chọn ic = 1; ip = 1

2.2.1 Tỷ số truyền của truyền lực chính.

- Được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyển động với vận tốc lớn nhất ở tay số cao nhất của hộp số

- Ta có:

i0 = 0,105 (CT3-8,tr104)Trong đó: + rbx = 0,376 (m)

+ ne max – số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất+ vmax = 180 (km/h) – tốc độ lớn nhất của ôtô

+ ihc = 1 – tỷ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số+ ipc = 1– tỷ số truyền của hộp phân phối chính

⇨ i0 = 0,105 = 4,14

2.2.2 Tỷ số truyền của hộp số.

a Tỷ số truyền của tay số 1.

– Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đẩm bảo khắc phụcđược lực cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động

– Theo điều kiện chuyển động, ta có:

Pk max Pψ max + PW

● Pk max – lực kéo lớn nhất của động cơ

● Pψ max – lực cản tổng cộng của đường

● PW – lực cản không khí

– Khi ôtô chuyển động ở tay số 1 thì vận tốc nhỏ nên có thể bỏ qua lực cản không khí PW

+ Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8 : đườngtốt)

+ rk – bán kính động học của xe

⇨ Chọn ih1 = 3

b Tỷ số truyền của các tay số trung gian.

– Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo ‘cấp số nhân’– Công bội được xác định theo biểu thức:

q = (CT 3-14,tr108)Trong đó: + n – số cấp trong hộp số (n = 6)

+ ih1 – tỷ sô truyền của tay số 1 (ih1 = 3)

+ ihn - tỷ số truyền của tay số cuối cùng trong hộp số (ih6 = 1)

⇨ q = = 1,316– Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số được xác định theo công thức sau:

ihi = =

Trong đó: ihi – tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số (i = 1; 2;…; n-1)– Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:

+ Tỷ số truyền của tay số 2: ih2 = = = 2,28

+ Tỷ số truyền của tay số 3: ih3 = = = 1,73

+ Tỷ số truyền của tay số 4: ih4 = = = 1,316

+ Tỷ số truyền của tay số 5: ih5 = = = 1

– Tỷ số truyền của tay số lùi: ihl = 1,2ih1 = 1,23 = 3,6 (5)

Kiểm tra tỷ số truyền của tay số lùi theo điều kiện bám:

c Tỷ số truyền của các tay số

Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số được thể hiện ở bảng sau:

Tỷ số

2.3.Xây dựng đồ thị.

2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô.

- Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô:

Pk = Pf + Pi + Pj + Pw (CT 1-46,tr49)

Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động

Pki = = (CT 1-52,tr52) (a)+ Pf – lực cản lăn Pf = G.f = G.f (do = 0)

+ Pi – lực cản lên dốc Pi = G = 0 (do = 0)

+ Pj – lực quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)

Pj = j + Pw – lực cản không khí Pw = K.F.v2

- Vận tốc ứng với mỗi tay số

(b)

Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với từng tỉ số truyền

Bảng 2.Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số

Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:

Hình 2 Đồ thị cân bằng lực kéo

- Nhận xét:

+ Trục tung biểu diễn Pk , Pf , Pw Trục hoành biểu diễn v (m/s)

+ Dạng đồ thị lực kéo của ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) của đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

+ Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổng lực cản

là lực kéo dư (Pkd) dùng để tăng tốc hoặc leo dốc

+ Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:

2.3.2.Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô

– Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động:

Nk = Nf + Ni + Nj + NW (tr 57)– Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức:

Nki = Ne (tr 57)– Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng:

Bảng 4 Công suất của ô tô

Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị theo bảng trên:

– Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

= Nf + Nw

⇨ = G.f.v +K.F.v3 (CT 1-61,tr 57)– Lập bảng tính

Bảng 5 Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số

Hình 3 Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học.

- Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến Pk và lực cản không khí Pw với trọng lượng toàn bộ của ôtô Tỷ số này được ký hiệu là “D”

D = = = = f + i + (CT 1-56,tr55)-Xây dựng đồ thị

Di = (-KFv²) (CT 1-57,tr55)

vi =

- Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc độ chuyển động v của ôtô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính tốc độ ngoài, D = f(v)

- Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:

+ Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max ở tay số thấp nhất biểu thị khả năng khắc phục sức cản chuyển động lơn nhất của đường: D1 max = ψmax

- Vùng chuyển động không trượt của ôtô:

+ Cũng tương tự như lực kéo, nhân tố động lực học cũng bị giới hạn bởi điều kiện bám của các bánh xe chủ động với mặt đường

+ Nhân tố động học theo điều kiện bám Dφ được xác định như sau:

Dφ = = (CT 1-8,tr56)+ Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau :

Ψ D Dφ+ Vùng giới hạn giữa đường cong Dφ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực học là vùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > Dφ trong giới hạnnhất định có thể dùng đường đặc tính cục bộ của động cơ để chống trượtquay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra.

2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc

- Biểu thức tính gia tốc :

J = g (CT 1-64,tr59)

- Khi ôtô chuyển động trên đường bằng (a = 0) thì:

⇨ Ji = g (CT 1-65,tr59)Trong đó: + Di – giá trị nhân tố động lực học ở tay số thứ i tương ứng vớitốc độ vi đã biết từ đồ thị D = f(v);

+ f, i – hệ số cản lăn và độ dốc của đường;

+ ji – gia tốc của ôtô ở tay số thứ i

+ là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

= 1+0.05(1+ihi²) (CT 1-37,tr41)

ta có:

Bảng 8 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì f=f0

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì f=f0*(1+)

- Lập bảng tính toán các giá trị ji theo vi ứng với từng tay số:

Bảng 9 Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

+ Tốc độ nhỏ nhất của ôtô vmin = 1,87 (m/s) tương ứng với số vòng quay

ổn định nhỏ nhất của động cơ nmin = 520 (vòng/phút)

+ Trong khoảng vận tốc từ 0 đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, khi đó, li hợp trượt và bướm ga mở dần dần

+ Ở tốc độ vmax = 47,22 (m/s) thì jv = 0, lúc đó xe không còn khả năng tăngtốc

+ Do ảnh hưởng của δj mà j2 (gia tốc ở tay số 2) > j1 (gia tốc ở tay số 1)

2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc

2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược

- Biểu thức xác định thời gian tăng tốc:

Từ CT: j = → dt = dv

- Thời gian tăng tốc của ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 sẽ là:

t = dv (CT 1-66,tr61)

+ ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2

+ ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị = f(v); v = v1 ; v =v2 và trục hoành của đồ thị gia tốc ngược

⇨ Thời gian tăng tốc toàn bộ:

n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax)

- (vì tại j = 0 → = Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax = 161,5 km/h)

- Lập bảng tính giá trị theo v:

Bảng 10 Giá trị 1/j ứng với từng tay số

Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị = f(v):

Hình 6 Đồ thị gia tốc ngược 2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô

❖ Xác định Vimax theo phương pháp giải tích:

Từ đồ thị 1/j ta có thể tìm được các giao điểm bằng việc tính vận tốctại thời điểm chuyển số(Vmax)

➢ Ta có: tại vị trí Vmax1

⇨ => = (1)Với + D = (2) + f = (3) +

Mặt khác:

⇨ (4)

Từ (1), (2), (3), (4) ta có phương trình sau giao điểm sau:

Thay số vào phương trình ta được

V1max=20,15 (m/s)Tính toán tương tự cho các lần chuyển số tiếp theo ta có các vận tốc lần lượt như sau:

a Thời gian tăng tốc

Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang

số cao là tại Vmax của từng tay số

Tính gần đúng theo công thức:

(s)

b Quãng đường tăng tốc

dS = v.dt →

Từ đồ thị t = f(v)

Ta có : Si = – với phần diện tích giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t = t1 ; t =t2 và trục tung đồ thị thời gian tăng tốc

Quãng đường tăng tốc từ vmin ÷ vmax :

2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô

- Có xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyển số

+ Sự mất mát về tốc độ khi chuyển số sẽ phụ thuộc vào trình độ người lái, kết cấu của hộp số và loại động cơ đặt trên ôtô

+ Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 2s

(Với người lái có trình độ kém thì thời gian chuyển số có thể cao hơn từ 25

÷ 40%)

- Tính toán sự mất mát tốc độ trong thời gian chuyển số (giả thiết: người lái xe có trình độ thấp và thời gian chuyển số giữa các tay số là khác nhau):

Δv = (m/s)Trong đó: + f – hệ số cản lăn của đường f = f0

+ g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2]) + t – thời gian chuyển số [s]

+ δj = 1 + 0,05.[1 + ()2.(ip)2]

Từ công thức trên ta có bảng sau:

Bảng 11 Độ giảm vận tốc khi sang số

δi Δt (s) Δv (m/s)

số 1 → số 2 1.31 chọn: ∆t

= 1(s )

3.1144775.5 0.38 1.8522

8.4830767.33 0.37

2.53845

16.284169.16 0.37

3.21555

26.5122110.99 0.37

3.89265

39.2184512.82 0.38 4.5789

54.511814.65 0.4 5.2926

72.6938616.49 0.42 6.047

94.1517918.32 0.46 6.8522

119.262520.15 0.52 7.7489 149.05

0121.98 0.58 8.7554

184.432524.73 0.61

10.39165

242.69727.48 0.68

12.1654

317.577830.22 0.76

14.1382

407.887131.09 0.75

14.79505

453.542334.98 0.86

17.9265

592.201938.86 0.93

21.3991

790.054842.75 1.11

25.3669

1035.096

26.81065

1162.912

49 1.35

33.18565

1543.133

55 1.54

41.85565

2176.494

60 1.79

50.18065

2885.387

Bảng 12: thời gian và quãng đường tăng tốc

2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc.

Hình 7 Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc

KẾT LUẬN

Việc tính toán động lực học kéo của ôtô chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết do tính tương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán không chính xác so với thực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo của ôtôđược thực hiện trên đường hoặc trên bệ thử chuyên dùng