Bài tập lớn môn Lí thuyết Ô tô

Bài tập lớn môn Lí thuyết Ô tô

Lời Nói Đầu BTL môn học Lý thuyết Ô tô là một phần của môn học "Lý thuyết ô tô",bằng cách vận dụng các lý luận, các nội dung của môn học để tiến hành tính toán sức kéo, động lực học kéo của một ô tô. Tính toán sức kéo của ô tô nhằm xác định các thông số cơ bản của ô tô: Công suất động cơ, các thông số của hệ thống truyền lực . nhằm đảm bảo chất lượng kéo cần thiết của ô tô. Tính toán sức kéo cho ta biết một số thông số kỹ thuật, trạng thái, tính năng và khả năng làm việc của ô tô, nhằm mục đích phục vụ cho quá trình vận hành khai thác ô tô có hiệu quả, đảm bảo tính năng kinh tế - kỹ thuật tối ưu. Nội dung của Bài tập lớn gồm 3 phần : Phần I : Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng.Phần II : Xác định các thông số của động cơ và xây dựng dường đặc tính ngoài.Phần III : Xác định các thông số của hệ thống truyền lực.Phần IV :Xác định các chỉ tiêu đánh giá lực kéo bằng phương pháp đồ thị.Mẫu xe tham khảo: Xe Tải HUYNDAI HD65-TMB. Nội dung Bài Tập Lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy Cao Trọng Hiền. Bộ môn Cơ Khí Ôtô-Đại Học Giao Thông Vận TảiSinh viên thực hiện Lê Đăng Toàn Bài tập lớn Lý thuyết ô tôGiới thiệu nội dung của Bài Tập Lớn.I - Các thông số cho trước - Loại ô tô : Ô tô tải 2 cầu - Trọng lượng bản thân: Go = 2905 kg- Trọng tải của ô tô Ge : 1800 (kg)- Tốc độ lớn nhất ở số truyền cao : Vmax = 76,86 km/h = 21,35 m/s.- Số vòng quay ứng với công suất cực đại nN = 2900 (vòng/phút )- Hệ số cản lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục Ψmax = 0.35- Động cơ dùng trên ô tô : Diesel - Hệ thống truyền lực cơ khí. II - Các thông số chọn - Hiệu suất cơ khí của hệ thống truyền lực ηT = 0.9- Hệ số cản của mặt đường tương ứng với Vmax Do Vmax = 76,86 (km/h) < 80 (km/h) nên ta lấy : f = f0 = 0,02 III. Các thông số tính toán - Công suất động cơ - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực - Các đại lượng đánh giá chất lượng kéo của ô tô. Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 3 Bài tập lớn Lý thuyết ô tôPHẦN I :XÁC TRỌNG LƯƠNG VÀ PHÂN BỐ TRỌNG LƯƠNG Ô TÔ.1. Các kích thước cơ bản của ô tô .- Kích thước bao ngoài : Lo x Bo x Ho = 6200 x 2060 x 2900 (mm)- Chiều dài cơ sở L 3375 (mm)- Chiều dài trước L1 1075 (mm)- Chiều dài sau L2 1750 (mm)- Chiều dài thùng xe Ltx 4360 (mm)- Khoảng cách 2 vệt bánh xe sau 1495 (mm)- Khoảng cách 2 vệt bánh xe trước 1665 (mm)- Diện tích cản chính diện F = B x Ho = 1,665 x 2,900 = 4,83 (m2)- Số người cho phép chở (kể cả lái xe) : 03- Động cơ bố trí đằng trước phía trong cabin, dẫn động cầu sau chủ động (F-R). - Công thức bánh xe 4 × 2 - cầu sau chủ động 2. Trọng lượng xe và sự phân bố trọng lượng: 2.1. Trọng lượng xe: G = Go + nc . Gh + Ge Trong đó : Go : Trọng lượng bản thân của xe Ge : Tải trọng của xe lớn nhất Gh : Trọng lượng trung bình của 1 người nc : Số chỗ ngồi trong cabin (nc = 3) G = 2905+ 3.55 + 1800 = 4870 (kG) = 47774,7 (N)2.2. Phân bố tải trọng lên các trục :-Khi không tải:Ta có: Go =2905 (kN) .Z01 = 0,3.2905 = 871,5 ( kN) Z02 =0,7.2905 = 2033,5 (kN) -Khi có tải : Z1 = 0,3.4870 = 1461 (kN) Z2 = 0,7.4870 = 3409 (kN)Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 4 Bài tập lớn Lý thuyết ô tôPHẦN II: XÁC DỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI. 1. Xác định công suất động cơ theo điều kiện cản chuyển động : Ta có :Nv = 1tlη(Ψv .G .Vmax + K.F.V3max ) ( W)Trong đó : Nev : Công suất của động cơ cần thiết để ô tô khắc phục sức cản chuyển động đạt vận tốc lớn nhất trên đường tốt.G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô (N)Ψ v: Hệ số cản tổng cộng của đường khi ô tô chuyển động ở tốc độ Vmax (m/s). Lấy Ψv = f0 = 0,02 ( do Vmax =76,86 km/h < 80 km/h)Vmax : Tốc độ chuyển động lớn nhất của ô tô (m/s)K : Hệ số cản của không khí (KGS2/m4), chọn k = 0,6F : Diện tích cản chính diện của ô tô (m2)tlη : Hiệu suất của hệ thống truyền lựcThay số vào ta có :Nev = 10,9 .(0,02.47774,7.21,35 + 0,6.4,83.21,353) = 54002,8 (W)- Công suất lớn nhất của động cơ :+Theo phương pháp S.R. Laydecman :Nev = Nemax .−+32 .NeNeNenncnnbnna. Với động cơ diesel : emaxnNn=1. Trong đó : a, b, c là các hệ số thực nghiệm . Với động cơ diesel 4 kỳ : a = 0,5 ; b = 1,5; c = 1 Thay vào ta được Nev = Nemax ⇒ Nemax = 54002,8 (W) = 54,0028(kw) ≈ 54 (kw)2 . Tính momen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay en khác nhau. Me = 410 .1,047.eeNn (N.m) với eN[kW] ;en[vg/ph]Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 5 Bài tập lớn Lý thuyết ô tôLập bảng tính các giá trị trung gian Ne, Me để xây dựng các đường đặc tính :Ne = f(ne) Me = f(ne)Bảng giá trị trung gian: Bảng 1 :Ne/nN NeMe0.2 8.21 135.160.3 13.93 152.950.4 20.30 167.180.5 27.00 177.850.6 33.70 184.960.7 40.07 188.520.8 45.79 188.520.9 50.54 184.961.0 54.00 177.85Với : nemin = 0,2.nN = 0,2.2900 = 580 (vg/ph). nmaxe = nN = 2900 ( vg/ph)Hệ số thích ứng : K = NmaxeMM, Chọn K = 1,1⇒ Memax = K. MN = 1,1 .177,85 = 195,635 (N.m) .Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 6 Bài tập lớn Lý thuyết ô tôPHẦN III: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC1. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính :Công thức : io = 0,105.maxmax .k ehc pcr ni i Vihc : Tỷ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số Chọn ihc = 0,75ipc : Tỷ số truyền của tay số cao của hộp số phụ hoặc hộp phân phối. Do ở đây ko có hộp số phụ hay hộp phân phối nên ta lấy ipc = 1 nemax: là số vòng quay của trục khuỷu tương ứng maxV .nemax = nN = 2900 (vg/ph) rbx : Bàn kính làm việc trung bình của bánh xe rbx = 0.rλ = 0,935.(16/2+7,0).2,54 = 35,6cm = 0,356 m. io =0,105. 0,356.29000,75.1.21,35 = 6,772. Xác định tỉ số truyền các tay số của hộp số:Chọn hộp số chính gồm 05 số tới và 01 số lùi, dẫn động cơ khí.2.1. Xác định tỷ số truyền của tay số I : Tỷ số truyền của tay số 1 của hộp số được xác định trên cơ sở đamg bảo lực kéo cực đại phát ra ở các bánh xe chủ động của ô tô khắc phục được lực cản tổng cộng lớn nhất của mặt đường.Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 7 Bài tập lớn Lý thuyết ô tôSử dụng phương trình cân bằng lực kéo khi ô tô chuyển động ổn định ở tay số I, trường hợp này nếu thừa nhận Pw =0, Pj = 0 thì ta có : PKI = PΨmax = GΨmaxTa có : max 1. e o hKI tlbxM i iPrη= ; PΨmax = G.Ψmax .max1max 0. .47774,7.0,35.0,3565,00. . 195,635.5,08.0,9bxhe tlG riM iψη⇒ = = =Kiểm tra điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường : PK1max ≤ Pϕ = Zϕ . ϕ Hay: max 1. . .e o h tlbxM i irη ≤ Zϕ. ϕ Theo điều kiện bám ta phải có : ih1 ≤ max. .bxe o tlZ rM iϕϕη +Với Tải trọng bám : 2 2.tmZ Z Kϕ= . 2mK: Hệ số phân bố lại tải trọng ở cầu sau (cầu sau chủ động). 2mK=( )1,1 1,2÷Chọn 2mK=1,15.2tZ= Z2 = 3409.9,81 = 33442,29 (N) . Vậy : Zϕ = 33442,29.1,15 = 38458,63 (N) .ϕ : Hệ số bám của mặt đường, chọn ϕ = 0,7rbx : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe .-Do đó : ih1 ≤ 38458,63.0,7.0,35610,71195,635.5,08.0.9=.Vậy ta chọn ih1 = 5,002.2 Xác định tỷ số truyền của các số trung gian : - Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo cấp số nhân. - Công thức xác định q = 11hnhnii−Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 8 Bài tập lớn Lý thuyết ô tôTrong đó : n : Số cấp số của hộp số thiết kế .1hi: tỉ số truyền của tay số 1 . hni:tỉ số truyền của tay số cuối cùng (ở đây là số 5 ).chọn hni=1 .-Vây : q = 15 115,001,6070,75hnhnii−−= =.- Tỷ số truyền của cấp số II :ih2 15,003,111,607hiq= = =.- Tỷ số truyền của cấp số III ih3 12 25,001,941,607hiq= = =- Tỷ số truyền của cấp số IV ih4 = 13 35,001,201,607hiq= =- Tỷ số truyền của cấp số V : ih5 = 0,75 ( đã chọn ). 3. Tỷ số truyền số lùi : iL =( )1,1 1,2÷. ih1 = ( )1,1 1,3÷. 5,00 = (5,5 ÷ 6,5) . chọn iL = 6,0 Vậy : Tỷ số truyền tương ứng với từng cấp số :Bảng 2 Cấp số I II III IV V Số lùi (iL)Tỷ số truyền 5,00 3,11 1,94 1,20 0,75 6,00 PHẦN IV : XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG KÉO CỦA Ô TÔ1. Cân bằng lực kéo của ô tô a. Phương trình cân bằng lực kéo:PK = Pf + Pi + Pω + Pj + Pm - PK : Lực kéo tiếp truyền ở bánh xe chủ động - Pf : Lực cản lăn : Pf = f. G. cos α - Pi : Lực cản lên dốc : Pi = G. sinα- Pω: Lực cản không khí : Pω = K.F.V2 - Pj : Lực cản quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định) Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 9 Bài tập lớn Lý thuyết ô tôPj = . .jGjgδ. - α : Góc dốc của đường - i = tgα : độ dốc của đường - f : Hệ số cản lăn của đường PΨ = Pf + Pi = G (f . cos α ± sin α) ≈ G (f ± i) = G. Ψ Ψ = f ± i : Hệ số cản tổng cộng của đường * Xét trường hợp xe chuyển động ổn định không kéo moóc PK = Pf ± Pi + Pω = PΨ + Pω b. Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô:b.1. Dựng đồ thị lực kéo :PKi = . . .e hi o tbxM i irη (2)Vi = 2. . .60. .e bxo hin ri iπ (3)Trong đó : PKi : Lực kéo tương ứng ở cấp số i . ihi : Tỷ số truyền của cấp số i . io : Tỷ số truyền lực chính . Vi : Vận tốc chuyển động của ô tô theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ khi ô tô chuyển động ở cấp số i .Dựa vào biểu thức (2) và (3) thiết lập bảng toạ độ trung gian. Bảng 3ne(v/p) Me(N.m) Số truyền 1 Số truyền 2 Số truyền 3 Số truyền 4 Số truyền 5V1(m/s) Pk1 (N) V2(m/s) Pk2(N) V3(m/s) Pk3(N) V4(m/s) Pk4(N) V5(m/s) Pk5(N)580 135.160.64 11566.82 1.03 7194.56 1.654487.922.66 2776.04 4.26 1735.02870 152.950.96 13088.77 1.54 8141.21 2.475078.443.99 3141.30 6.39 1963.311160 167.181.28 14306.33 2.05 8898.53 3.295550.855.32 3433.52 8.52 2145.951450 177.851.60 15219.50 2.57 9466.53 4.125905.166.65 3652.68 10.65 2282.921740 184.961.92 15828.28 3.08 9845.19 4.946141.377.98 3798.79 12.78 2374.242030 188.522.24 16132.67 3.5910034.525.766259.479.32 3871.84 14.90 2419.902320 188.522.56 16132.67 4.1110034.526.596259.4710.65 3871.84 17.03 2419.902610 184.96 2.87 15828.28 4.62 9845.19 7.41 6141.3 11.98 3798.79 19.16 2374.24Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 10 Bài tập lớn Lý thuyết ô tô72900 177.853.19 15219.50 5.13 9466.53 8.235905.1613.31 3652.68 21.35 2282.92b.2 Đồ thị lực cản Pc : Pc = Pf + Pω = f (V) -Xét khi ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió.Pc = f.G + K.F.V2 f = fo + Kf.V2 ; Lấy f = 0,02 ( do V = 76,86 km/h < 80 km/h )Sau khi tính toán ta có bảng sau : Lập bảng Pc-V:Bảng 4V (m/s) 0 3.19 5.13 8.23 13.31 21.35Pc (N) 955,50 985,18 1032,06 1154,18 1461,98 2267,82-Từ bảng trên dựng đồ thị Pc = f(v) -Từ đồ thị PKi = f(v) Pc = f(v) Ta có thể nhận thấy mức độ dự trữ lực kéo của ô tô ở các tay số khác nhau (sử dụng khi tăng tốc hoặc vượt dốc) . Việc sử dụng lực kéo của ô tô còn bị giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt đường. Vì vậy để đánh giá khả năng bị trượt quay của bánh xe ta dựng thêm đồ thị lực bám Pϕ = f(v) .Pϕ = Zϕ. ϕ =Z2.ϕ =(3409.9,81).0,7 = 23409,60 (N) ( Do cầu sau chủ động nên Zϕ=Z2 )Đồ thị là đường nằm ngang song song với trục hoành. Từ đó ta dựng được đồ thị cân bằng lực kéo như sau:Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 11 [...]... xác định các thông số đặc trưng cho hoạt ô ng của ô tô Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 15 Bài tập lớn Lý thuyết ô tô 4 Xác định gia tô c, thời gian tăng tô c, quãng đường, vận tô c lớn nhất của ô tô và ô dốc lớn nhất mà ô tô có thể khắc phục được a Xác định vận tô c lớn nhất của ô tô - Từ ô thị cân bằng công suất của ô tô ô thị NK5 cắt ô thị Nc tại... Toàn 13 Bài tập lớn Lý thuyết ô tô Dựa vào ô thị ta có thể đánh giá mức ô dự trữ công suất = NK –Nc.(để tăng tô c hoặc vượt dốc) của ô tô ở các cấp số truyền khác nhau của hộp số imax = max N Kdu G.V 3 Nhân tô ô ng lực học của ô tô a Nhân tô ô ng lực học D=  1 PK − Pω  M e itl ηt = − K F V 2  G  rbx  G Trong đó : D : Nhân tô ô ng lực học của ô tô P ω... N ω = K.F.V3 - Công suất tiêu hao khi tăng tô c Nj = G δj V j g Trong đó : j : Gia tô c của ô tô V : Vận tô c chuyển ô ng của ô tô δj : Hệ số kể đều ảnh hưởng của các khối lượng quay g : Gia tô c trọng trường b ô thị cân bằng công suất b.1.Dựng ô thị công suất kéo NK = f(v) NK = Ne.ηt Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 12 Bài tập lớn Lý thuyết ô tô Theo công thức Lay Decman... NK5 cắt ô thị Nc tại A, từ A dòng xuống trục hoành ta được Vmax = 21,35(m/s) b ô dốc lớn nhất mà ô tô có thể khắc phục (imax) Khi ô tô chuyển ô ng ô n định (j = 0) imax = Dmax – f = Dmax – 0,02 Dựa vào ô thị nhân tô ô ng lực học của ô tô xác định được ô dốc lớn nhất mà ô tô có thể khắc phục được ở mỗi tay số Bảng 9 Số truyền V (m/s) Dmax imax I 2,24... không khí PK : Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ ô ng itl : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực Nhân tô ô ng lực học bị giới hạn bởi điều kiện bám của bánh xe Dϕ = P − Pω ϕ G  ϕ Zϕ − K F V 2  =    G   Để ô tô chuyển ô ng không bị trượt Dϕ ≥ D ≥Ψ b Xây dựng ô thị nhân tô ô ng lực học D = f(V) * ô thị nhân tô ô ng lực học của ô tô ở các số...   (1) NKi = f(Vi) NKi : Công suất kéo của ô ng cơ phát ra ở bánh xe chủ ô ng khi ô tô chuyển ô ng ở cấp số i của hộp số Vi : Vận tô c tương ứng với số vòng quay trục khuỷu ô ng cơ khi ô tô chuyển ô ng ở cấp số i của hộp số Vi = 2.π ne rbx 60ioihi (2) Dựa vào công thức (1) và (2) thiết lập bảng giá trị trung gian để xây dựng ô thị NKi ne(v/p) 580 870... dựng ô thị ji = f(V) Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 17 j5 0.149 0.179 0.196 0.200 0.190 0.167 0.130 0.080 0.009 Bài tập lớn Lý thuyết ô tô d Xác định thời gian tăng tô c và quãng đường tăng tô c : d.1 Xác định thời gian tăng tô c của ô tô Từ phương trình j = dv 1 ⟹ dt = dv dt j Suy ra : Khoảng thời gian tăng tô c từ v1 ⇒v2 của ô tô là : v2 t1,2 = 1 ∫ j dv v1 - Dựng hàm số 1... năng gia tô c của ô tô : D=i+f+ δj g j Xét ô tô tăng tốc trên đường bằng vậy khi đó: i = 0 Ta có : j = (D - f) g δj Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 16 Bài tập lớn Lý thuyết ô tô Trong đó : g : Gia tô c trọng trường δ j : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển ô ng quay δ j = 1 + 0,05.(1 + ihi2.ip2 ) Do chọn ip = 1 nên ta có : δ j = 1 + 0,05.( 1+ ihi2 ) - ở tay số I :.. .Bài tập lớn Lý thuyết ô tô 2 Cân bằng công suất của ô tô a Phương trình cân bằng công suất Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ ô ng NK = N f + N ω + N i + N j Công suất của ô ng cơ phát ra tại bánh xe chủ ô ng NK = Ne ηt = 0,9.Ne - Công suất tiêu hao cho lực cản của đường Nϕ = N f + N i = G.f V cosα + G.V sin α - Công suất tiêu hao cho lực cản không khí... đường tăng tô c: Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 19 Bài tập lớn Lý thuyết ô tô t2 ds = V.dt-> s = ∫ V dt t1 Từ ô thị t = f(V) Ta có Si = Fsi : với Fsi giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t = t1; t = t2 và trục Ot (trục tung) Quãng đường tăng tô c từ Vmin ÷ Vmax là : n S= ∑F i =1 si với n : Số khoảng chia vận tô c Bảng giá trị thời gian tăng tô c, quãng đường tăng tô c: Xét . hiện Lê Đăng Toàn Bài tập lớn Lý thuyết ô tôGiới thiệu nội dung của Bài Tập Lớn. I - Các thông số cho trước - Loại ô tô : Ô tô tải 2 cầu - Trọng. kéo, ô ng lực học kéo của một ô tô. Tính toán sức kéo của ô tô nhằm xác định các thông số cơ bản của ô tô: Công suất ô ng cơ, các thông