Đang tải... (xem toàn văn)
Nhằm giúp đỡ cho sinh viên kỹ thuật biết cách tính toán và nắm rõ các công thức và khỏi bỡ ngỡ cho các đồ án môn và đồ án chuyên ngành, đồ án tốt nghiệp cho sau này. Hy vọng bài tập lớn Lý thuyết ô tô Tính toán sức kéo của ô tô con sẽ giúp được phần nào cho các bạn về một ngành công nghiệp ô tô trong tương lai. Mời các bạn cùng tham khảo.
GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT VINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bài Tập Lớn Mơn Lý Thuyết ơ tơ TÍNH TỐN SỨC KÉO CỦA ƠTƠ CON GVDH: Lưu Đức Lịch SVTH:Nguyễn Tuấn Anh Lớp: ĐHCNKTOTOk7 Thơng số Kiacerato forte Loại xe Ơ tơ con Trọng lượng bản thân Go 1450 Phân bố tải trọng: 42/58% cầu trước /cầu sau Hệ thống truyền lực Cơ khí Số lượng tay số Vmax(km/h) Kiểu động cơ 6 309 km/h Động cơ xăng Cơng thức bánh xe 4x4 Chiều rộng(m) 1.6 Chiều cao(m) 1.5 nN(v/p) 5000 Kiểu Lốp 195/60Z14 VINH 2014 SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ LỜI NĨI ĐẦU I. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC TÍNH TỐN SỨC KÉO; Tính tốn sức kéo ơ tơ nhằm mục đích xác định các thơng số cơ bản của động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết của chúng trong các điều kiện sử dụng khác nhau, phù hợp với các điều kiện đã cho của ơ tơ. Từ đó để xác định các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng kéo của ơ tơ chỉ tiêu vận tốc lớn nhất, góc dốc lớn nhất của đường mà ơ tơ có thể khắc phục được, gia tốc lớn nhất của ơ tơ, qng đường và thời gian tăng tốc ngắn nhất khi đạt vận tốc là lớn nhất . Các chỉ tiêu trên có thể tìm được khi giải phương trình chuyển động của ơ tơ bằng phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích Tài liệu tính tốn sức kéo ơ tơ có thể làm tài liệu nghiên cứu cho nhiều đối tượng khác nhau như: Sinh viên cơ khí, thợ sửa chữa ơ tơ trong các gara cũng như những người có nhu cầu khác… Vì kiến thức còn hạn chế vì vậy tài liệu khơng thể khơng có những sai xót vì vậy mong nhận được những đóng góp của thầy giáo cũng như các bạn để tài liệu ngày càng được hồn thiện Sinh viên Nguyễn Tuấn Anh SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ Phần I Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ I . Xác định trọng lượng và sự phân bố trọng lượng 1. Trọng lượng xe thiết kế : G = Go + n. A + n.Gh Trong đó : Go : Trọng lượng bản thân của xe Gh: Trọng lượng của hành lý A : Trọng lượng của 1 người n : Số chỗ ngồi trong xe G : Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ (kG) Vậy ta có: G = 1450+ 5*60+5*25 = 1875 (kG) 2 .Phân bố tải trọng lên các cầu Với xe du lịch : theo số liệu cho trước ta có: +Tải trọng phân bố cầu trước: Z1 = 0,42*G = 0,42* 1875= 787.5(kG) +Tải trọng phân bố cầu sau: Z2 = 0.58*G= 0.58* 1775=1087.5(kG) 3. Chọn lốp Lốp có kí hiệu 195/60Z14 Bán kính thiết kế của bánh xe : r0 = 195+ 14 *25,4 = 372.8 (mm)= 0.3782(m) Bán kính động và động lực học bánh xe : rb = rk = r0 Chọn lốp có áp suất cao,hệ số biến dạng = 0,95 rk = r0 = 0,95*0.3782 = 0.35 (m) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ II. Xây dựng đường đặc tính ngồi của động cơ Các đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ của các đại lượng cơng suất , mơ men 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 cơng suất Ne = f(ne) + Đường mơ men xoắn Me = f(ne) + Đường xuất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ge = f(ne) 1. Xác định cơng suất của động cơ theo điều kiện cản chuyển động NV = (ψ G.vmax + K F v3max ) ; (W) η1 Trong dó : G tổng trọng lượng của ơ tơ = 1875 KG vmax vận tốc lớn nhất của ơ tơ 309 (km/h) K hệ số cản khí động học, chọn K = 0,025 (kG.s2/m4) F diện tích cản chính diện. F = B.H0 =0.8*1.6*1.5 = 1.92(m2) tl hiệu suất của hệ thống truyền lực: chọn tl = 0,93 f : là hệ số cản lăn của đường (chọn f 0 =0,018 với đường nhựa tốt ) Vậy ta có f = f0 (1 + )= 0.1164 Vì v = 309 > 80( km/h.) Vậy ta có : � 1875*0.1164*309 0, 025*1.92*3093 � + = 719 ( mã lực) � 270 3500 � �0,93 Nv= � Error: Reference source not found SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ 2 . Xác định công suất cực đại của động cơ Công suất lớn nhất của động cơ: Nemax= a N ev b c (kW) Trong đó a,b,c là các hệ số thực nghiệm ,với động cơ xăng 4 kỳ: a= b=c =1 = nv =1.1 nN Chọn nN =5000v/p : số vòng quay của trục khuỷu động cơ ứng với Nemax= 719 ( mã lực) Với động cơ xăng chọn =1.1 3 . Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ Tính cơng suất động cơ ở số vòng quay khác nhau : Sử dụng cơng thức LâyĐecMan: � n � � � � � n n N e = N e max �a e + b � e � − c � e �� (mã lực) n � �nN � �nN �� � N � Trong đó Ne max và Nn là cơng suất cực đại và số vòng quay tương ứng Ne và ne cơng suất và số vòng quay 1 thời điểm trên đường đặc tính ngồi của động cơ Tính mơ men xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với vòng quay ne khác nhau : Me = 716,2 Ne (kG.m) ne λ| = là các đại lượng ne và nn đã biết ( với λ| = 0,2; 0,4 … 0,9;1: 1,1) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ λ ne(v/p) Ne(PS) Me(KG.m) 0.2 1000 167 119.6 0.3 1500 261 124.6 0.5 2500 449 128.6 0.6 3000 535 127.7 0.8 4000 667 119.4 0.9 4500 704 112 5000 719 103 1.1 5500 703.9 91.7 Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ ( vẽ trên giấy Ao kẻ ly) Nhận xét : Trị số công suất Nemax trên chỉ là phần công suất động cơ dùng để khắc phục các lực cản chuyển động. Để chọn động cơ đặt trên ơ tơ, cần tăng thêm phần cơng khắc phục các sức cản phụ, quạt gió, máy nén khí,… Vì vậy phải chọn cơng suất lớn nhất là: Nemax = 1,1*Nemax = 1.1*704=719(mã lực) Hệ số thích ứng của động cơ theo mơ men xoắn: M e max k= M =1,2 N Memax=k*MN=1.2*103 = 123.6 (KG.m) III. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực chính trong trường hợp tổng quát được xác định theo cơng thức : it = ih . if . io Trong đó : ih là tỷ số truyền lực chính if là tỷ số truyền của hộp số phụ io là tỷ số truyền của truyền lực chính 1. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ i0 được xác định trên cơ sở đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại của ơ tơ ở số truyền cao nhất trong hộp số i0 = 0.377 r n i i v b hn e max pc max rb= 0,35 m : bán kính động lực học của bánh xe (m) ihn = 1 : tỷ số truyền của tay số cao nhất vmax : vận tốc lớn nhất của ơ tơ 309( km/h) nv : số vòng quay của động cơ khi ơ tơ đạt tốc độ lớn nhất ipc =1.3 i0 = 0.377 0.35.5500 =1.8 1.1.3.309 2. Xác định tỷ số truyền của hộp số 2.1.Xác định tỷ số truyền của tay số 1 Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục được sức cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động khơng bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động Theo ĐK chuyển động ta có : Pkmax P max +Pw Pkmax : lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động P max : lực cản tổng cộng của đường Pw : lực cản khơng khí Khi ơ tơ chuyển động ở tay số I ,vận tốc của ơtơ nhỏ nên bỏ qua Pw Vậy : Pkmax P max = max M e max i0 iI rb suy ra : iI G max G t max rb i pc M e max i0 G t SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ f = 0,018 α : góc dốc cực đại của đường =10o Ψmax là hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đường Ψmax = f + tgαmax = 0.1164+ tg10o = 0.29 ih1 ≥ 0.29*1875*1.3*0.35 =1.15 (1) 128.6*1.8*1*0.93 Mặt khác Pkmax còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường: Pkmax P =mk.G M e max i0 i I rb t mk.G Theo điều kiện bám ta có : ihI G ϕ *ϕ * i pc * rb M e max * i0 *ηt G : trọng lượng phân bố ở cầu chủ động = 0,8 : hệ số bám của mặt đường tốt. rb : bán kính làm việc trung bình của bánh xe ih1 ≤ 0.8*1087.5*1.3*0.35 = 1.84(2) 128.6*1.8*1*0.93 Từ (1) và (2) ta chọn lấy ih1= 1.50 2.Xác định 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 n ih1 ihn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ Trong đ: n số cấp trong hộp số; n= 6 ih1 tỷ sổ truyền tay số 1, ih1 = 1.50 ihn tỷ số truyền tay số cuối cùng trong hộp số. ih6 =1 q = n −1 ih1 1.50 = = 1.08 ihn Tỷ số truyền tay số thứ i được xác định theo công thức sau: ihi ih (i 1) q ih1 q (i 1) Trong đó: ihI tỷ số truyền tay số thứ i trong hộp số (i=2, ,n1) Từ hai công thức trên ta sẽ xác định được tỷ số truyền ở các tay số: +Tỷ số truyền của tay số II ihII ih1 q ( 1) = 1.50 = 1.39 1.08 +Tỷ số truyền của tay số III là :ih3 = ihIII +Tỷ số truyền của tay số IVlà :ih4 = + Tỷ số truyền tay số 5 là : ih5 = ih1 q (5−1) ih1 q (4−1) = ih1 q (3 1) 1.50 = 1.29 1.08 = 1.503 = 1.19 1.08 1.50 =1.10 1.084 + Tỷ số truyền tay số 6 là :1 Tỷ số truyền tay số lùi : i1= 1,2.ihi= 1,2* 1.50=1.8 Kiểm tra tỷ số truyền tay số lùi theo điều kiện bám Pkl P =G SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 10 GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ M e max i0 il ηt rb G Theo điều kiện bám ta phải có : ihI ≤ 0.8*1087.5*1.3*0.35 = 1.84 128.6*1.8*1*0.93 Vậy il 1.8 j1 (gia tốc ở tay số 1). II. Xác định thời gian tăng tốc và qng đường tăng tốc SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 20 GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ 1. Biểu thức xác định thời gian tăng tốc Từ CT : j = suy ra dt = Suy ra:Khoảng thời gian tăng tốc từ v1 V2 t1,2= V1 v2 của ô tô là: dv j Bảng giá trị gia tốc ngược V số 1 j1 1/j1 V số 2 j2 1/j2 V số 3 j3 1/j3 V số 4 j4 1/j4 V số 5 j5 1/j5 V số 6 j6 1/j6 37.59 2.25 0.44 40.57 1.95 0.51 43.71 1.73 0.59 47.39 1.47 0.68 51.26 1.21 0.83 56.39 0.95 1.05 56.39 2.38 0.42 60.85 2.07 0.48 65.57 1.84 0.54 71.08 1.55 0.65 76.89 1.28 0.78 84.58 0.98 1.02 93.98 2.34 0.43 101.42 1.98 0.51 109.28 1.70 0.59 118.46 1.36 0.74 128.16 1.02 0.98 140.97 0.65 1.53 112.78 2.20 0.45 121.7 1.83 0.55 131.14 1.52 0.66 142.17 1.16 0.86 153.79 0.80 1.25 169.17 0.38 2.63 150.37 1.64 0.61 162.27 1.26 0.79 174.85 0.92 1.09 189.54 0.59 1.69 205.05 0.42 2.38 225.56 0.29 3.45 169.17 1.25 0.8 182.55 0.85 1.18 196.71 0.63 1.59 213.24 0.35 2.86 230.68 0.24 4.17 253.75 0.15 6.67 187.96 0.78 1.28 202.84 0.38 2.63 218.56 0.20 5.00 236.93 0.17 5.88 256.31 0.14 7.14 281.94 0.09 11.11 206.76 0.21 4.76 223.12 0.18 5.55 240.42 0.12 8.33 260.62 0.07 14.28 289.94 0.03 33.33 309 + Đồ thị gia tốc ngược ( vẽ trên giấy Ao kẻ ly ) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 21 GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ 3. Thời gian tăng tốc của ơ tơ. Áp dụng phương pháp tính gần đúng chia đồ thị 1/j thành k phần với : ∆ti : là thời gian tăng tốc từ V1 V2 � Vi − ( Vi − 1) � � � ∆ti = � jtbi 3.6 Với jtbi = ji + ji +1 Suy ra thời gian tăng tốc toàn bộ t = n t =1 ∆ti n : là số khoảng chia vận tốc từ Vmin 0.95Vmax jtbi là vận tốc trung bình thứ i (m / s ) Vi : là vận tốc tại thời điểm i ( km/h) Vi −1 là vận tốc tại thời điểm i1 ( km/h) t= k i =1 ∆ti 4.Qng đường tăng tốc của ơ tơ Biểu thức tính qng đường tăng tốc Áp dụng cơng thức tính qng đường : v= dS � dS = v.dt dt Từ phương pháp tính gần đúng ta có : Chia vận tốc từ vmin 0.95vmax thành n khoảng ta có : ∆Si = ∆ti vtbi SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 22 GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ Trong đó : ∆Si là qng đường tăng tốc được trong khoảng thời gian ∆ti vtbi : giá trị trung bình của vận tốc tại thời điểm thứ i vtbi = vi +1 + vi Tổng quãng đường tăng tốc : S = k i =1 ∆Si Bảng 12: Tính giá trị thời gian và qng đường tăng tốc SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 23 GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ tay số 1 tay số 2 tay số 3 tay số 4 tay số 5 tay số 6 t= Vi1 Vi Jtb ∆t ∆s Vi1 Vi Jtb ∆t ∆s Vi1 Vi Jtb ∆t ∆s Vi1 Vi Jtb ∆t ∆s Vi1 Vi Jtb ∆t ∆s Vi1 Vi Jtb ∆t ∆s 37.59 1.13 9.24 37.59 56.39 2.32 2.25 56.39 93.98 2.36 4.42 173.67 105.73 332.32 93.98 101.42 2.16 0.96 93.79 101.42 162.27 1.62 10.43 1375.14 162.27 202.84 0.82 13.74 2508.31 202.84 218.56 0.29 15.06 3173.14 218.56 236.93 0.19 26.86 6117.23 236.93 256.31 0.16 33.65 ∆ti = 37.6 (s); S = 8298.76 256.31 281.94 0.12 59.33 281.94 309 0.05 150.33 15967.19 44418 ∆Si = 5413(m) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 24 GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ 5. Đồ thị thời gian tăng tốc và qng đường tăng tốc ( vẽ trên giấy Ao kẻ ly ) Nhận xét: Vì trong q trình tính tốn còn có cả thời gian và qng đường sang số. Nên trong q trình vẽ đồ thị ta nên bỏ qua các thời gian va qng đường đó KẾT LUẬN Vi ệ c tính tốn đ ộ ng l ự c kéo c ủ a ơ tơ ch ỉ có ý nghĩa v ề m ặ t lí thuy ế t do tính t ươ ng đ ố i c ủ a các phép tính,và s ự l ự a ch ọ n các h ệ s ố trong q trình tính tốn khơng xác so v i th ực t ế Trong th ực t ế ,vi ệc nghiên c ứ u đánh giá ch ấ t l ượ ng kéo c ủ a ô tô đ ượ c th ự c hi ệ n trên đ ườ ng ho ặ c trên các b ệ th chuyên dùng *************************************************************** SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 25 ...GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ SVTH: Nguyễn Tuấn Anh GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ LỜI NĨI ĐẦU I. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC TÍNH TỐN SỨC KÉO; ... II.Xác định chỉ tiêu về lực kéo của ô tô: SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 13 GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ 1. Phương trình cân bằng lực kéo: Pki = Pf ... GVHD:th.s:Lưu Đức Lịch Bài Tập Lớn Lý Thuyết Ơ Tơ II. Xây dựng đường đặc tính ngồi của động cơ Các đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ của các đại lượng cơng suất , mơ men và suất tiêu hao nhiên liệu của