Bài tập lớn Lý thuyết ô tô tải nhẹ 1500kg

Trường Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh Khoa kỹ thuật Giao thông Bộ môn Ôtô – Máy động lực   Bài tập lớn: môn học Lý thuyết ôtô Tính toán sức kéo ôtô GVHD : Ngô Xuân Ngát Sinh viên : Nguyễn Vũ Quang MSSV : G0102093 Lớp : GT01OTO2 I NHỮNG THÔNG SỐ BAN ĐẦU VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN 1.1 Những kiện ban đầu - Chủng loại ôtô: xe tải - Tải trọng: 1500kg - Vân tốc vmax = 115km/h = 31,94 m/s - Hệ số ma sát lăn: fmin = 0,02 fmax = 0,04 - Độ dốc: imax = 0,25 1.2 Những thông số chọn tính chọn 1.2.1 Trọng lượng ơtơ - Trọng lượng không tải G0: KG = Gt G0 ⇒ G0 = Gt ≈ 46714,29 N KG Với: G0 : tự trọng ôtô Gt : tải trọng chuyên chở Chọn : KG = 1,05 - Trọng lượng tải toàn ôtô: Ga = G0+(A.n)+Gtu Với: n: số chổ ngồi buồng lái Gtu : tải trọng chuyên chở định mức A= 55kg : trọng lượng trung bình hành khách => Ga= 97235,79 N - Sự phân bố tải trọng cầu: Cầu trước: m1 = 0,3 Cầu sau : m2 = 0,7 1.2.2 Hệ số cản khí động học: - Diện tích cản diện: F = m2 - Hệ số dạng khí động học K= 0,7 Ns2/m4 - Nhân tố cản khơng khí W = K.F = 2,1 Ns2/m2 1.2.3 Hiệu suất hệ thống truyền lực Ơtơ tải: ηt = 0,85 1.2.4 Tính chọn lốp Trọng lượng đặt lên bánh xe - Gb1 = G1 29170,74 = = 14586,9 N nb Chọn lốp có kí hiệu: 240 – 508P (8.25R20) có: Số lớp bố: 10 d = 70 ± 10 mm B = 235 - Gb áp suâ ′t lô ′p = 6,3 kg / cm G 68065,05 = = = 17016,3 N nb Chọn lốp có kí hiệu: 240 – 508 (8.25-20) có: số lớp bố:12 d = 72 ± 10 mm B = 235 áp suâ ′t lô ′p = 6,0 kg / cm - Bán kính tĩnh bánh xe (bán kính thiết kế) ro = 457 - Bán kính lăn bánh xe rb = λ.ro = 0,95.457 = 434,15 mm II CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI 2.1 Xác định công suất lớn động chế độ vận tốc cực đại - Khi ôtô đạt vmax điều kiện vmax = 100 km/h = 27,78 m/s Độ dốc i = 0,01 Ma sát lăn nhỏ fmin = 0.02 - Công suất ôtô Nvmax = ( N f + N w ) ( ) 1 = v max Ga f + W v max ηt ηt ⇒Nvmax = 145,12 KW 2.2 Chọn động xây dựng đường đặt tính ngồi 2.2.1 Chọn động cơ: Động Diesel có điều tốc Buồng cháy xoáy lốc 2.2.2 Xây dựng đường đặt tính ngồi lý tưởng - Điểm có toạ độ ứng với vận tốc cực đại ôtô (NVmax, nV) nV = 60.io v max ( i ht i pc ) 2.π rb ⇒nv = 4004,22 KW Tỉ số truyền cầu chủ động i0 = A ⋅ rb = 6,55 với A = 40 2,65 Tỉ số truyền hộp số ứng với vmax: iht = 0,75 Xe khơng có hộp số phụ ipc = - Điểm có tọa độ ứng với công suất cực đại ôtô (Nmax, nN) Công thức Leidecman: N e max = N V max n  n  n a V + b V  − c V  nN  nN   nN  = 141,86 K W Với động Diesel: nN = nV = 4393 vòng/ phút Buồng cháy xoáy lốc: a = 0,6; b = 1,4; c = 1,0 - Điểm bắt đầu làm việc điều tốc động Diesel nemax = nv + (300-500) = 4500 v/p - Điểm có số vịng quay chạy không tải động nemin = 600 v/p - Tiến hành vẽ đồ thị Ne = K.Nemax K= n  n  n a e + b. e  − c e  nN  nN   nN  60.Ne Me = 2.π n e 819.0 1092 1365 1638 1911 2184 2457 2730 3003 546.03 06 07 09 10 12 13 15 16 0.17 0.28 0.40 0.53 0.65 0.76 0.86 0.95 1.00 1.02 108.2 122.5 134.0 141.8 145.1 23.83 39.58 56.74 74.48 91.93 6 Ne (kW) 461.5 496.2 521.1 535.9 540.9 535.9 521.1 496.2 461.5 9 9 Me (Nm) 416.88 ne (v/p) K Me(Nm) Ne(kw) 600.00 500.00 400.00 300.00 200.00 100.00 0.00 0.00 500.00 1000.00 1500.00 2000.00 n(vg/ph) 2500.00 3000.00 3500.00 Me max 540,95 = = 1,15 MN 461,55 n 1911,1 Kn = M = = 0.636 n N 3003,16 - Hệ số thích ứng động cơ: K M = - Hệ số đàn hồi động cơ: 2.3 Chọn động xác định đường đặt tính ngồi - Chọn động phù hợp có đường đặt tính ngồi phù hợp với đường đặt tính ngồi vừa tính tốn - Lấy đường đặt tính ngồi thực tế theo đường đặt tính ngồi tính tốn III TÍNH VÀ CHỌN TỈ SỐ TRUYỀN CỦA CẦU CHỦ ĐỘNG - Theo công thức: ⋅ π ⋅ n V ⋅ rb   io = 60 ⋅ v max = 6,55  i ⋅i  pc ht   - Chọn tỉ số truyền cầu chủ động i o = 6,55 IV XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN CỦA HỘP SỐ Chọn hộp số có số tới số lùi 4.1 Tỉ số truyền hộp số tay số - Theo điều kiện cần: lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động thắng lực cản tổng cộng đường Pkmax ≥ PΨmax Me max ⋅ i o ⋅ i h1 ⋅ η t ≥ G a ⋅ Ψmax rb i h1 ≥ Ψmax G a ⋅ Ψmax ⋅ rb = 4,22 Me max ⋅ i o ⋅ η t = f max + i max = 0,04 + 0,25 = 0,29 - Theo điều kiện đủ: lực kéo tiếp tuyến phải nhỏ lực bám Pkmax ≤ Pϕmax Me max ⋅ i o ⋅ i h1 ⋅ η t ≤ Gϕ ⋅ϕ rb i h1 ≤ G ϕ ⋅ ϕ ⋅ rb Me max ⋅ i o ⋅ η t = 7,33 Gϕ = G2 = m2 G2 = 81678 N - Chọn ih1 = 4.2 Tỉ số truyền tay số trung gian - Chọn phân bố theo cấp số nhân - Tỷ số truyền tay số 2: ih2 = 3,3 - Tỉ số truyền tay số 3: ih3 = 1,82 - Tỉ số truyền tay số 4: ih4 = - Tỉ số truyền tay số tăng: iht = 0,75 - Tay số lùi: V Chọn i R = ih1 ⋅ (1,2 − 1,3) = XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CỦA ƠTƠ - Phương trình cân cơng suất Nk = N f ± N i + N w ± N j + N m Nk = ηt.Ne Ne : Tính theo công thức Leidecman theo giả thiết - Trong điều kiện đường xe chạy ổn định, đường khơng kéo móoc Nk = N f + N w N f = v.G a f Nw = W.v3 - Đồ thị cân công suất ne (v/p) 546.03819.041092.061365.071638.09 1911.102184.122457.132730.153003.16 Vh1 (m/s) 0.63 0.95 1.26 1.58 1.89 2.21 2.53 2.84 3.16 3.47 Vh2 (m/s) 1.15 1.72 2.29 2.87 3.44 4.02 4.59 5.16 5.74 6.31 Vh3 (m/s) 2.08 3.13 4.17 5.21 6.25 7.30 8.34 9.38 10.42 11.47 Vh4 (m/s) 3.79 5.68 7.58 9.47 11.36 13.26 15.15 17.05 18.94 20.84 Vht (m/s) 5.05 7.58 10.10 12.63 15.15 17.68 20.20 22.73 25.25 27.78 ne (v/p) 546.03819.041092.061365.071638.09 1911.102184.122457.132730.153003.16 Ne 23.83 39.58 56.74 74.48 91.93 108.24 122.57 134.06 141.86 145.12 Nk 20.26 33.64 48.23 63.31 78.14 92.00 104.18 113.95 120.58 123.36 Vh1 (m/s) 0.63 0.95 1.26 1.58 1.89 2.21 2.53 2.84 3.16 3.47 Nf1 (Kw) 2.39 3.59 4.79 5.98 7.18 8.38 9.57 10.77 11.97 13.16 Nw1 (Kw) 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.09 Nf1+Nw1 2.39 3.59 4.79 5.99 7.19 8.40 9.61 10.82 12.03 13.25 Vh2 (m/s) 1.15 1.72 2.29 2.87 3.44 4.02 4.59 5.16 5.74 6.31 Nf2 (Kw) 4.35 6.52 8.70 10.87 13.05 15.22 17.39 19.57 21.74 23.92 Nw2 (Kw) 0.00 0.01 0.03 0.05 0.09 0.14 0.20 0.29 0.40 0.53 Nf2+Nw2 4.35 6.53 8.72 10.92 13.13 15.36 17.60 19.86 22.14 24.45 Vh3 (m/s) 2.08 3.13 4.17 5.21 6.25 7.30 8.34 9.38 10.42 11.47 Nf3 (kw) 7.90 11.85 15.80 19.76 23.71 27.66 31.61 35.56 39.51 43.46 Nw3 (Kw) 0.02 0.06 0.15 0.30 0.51 0.82 1.22 1.73 2.38 3.17 Nf3+Nw3 7.92 11.92 15.96 20.05 24.22 28.47 32.83 37.29 41.89 46.63 Vh4 (m/s) 3.79 5.68 7.58 9.47 11.36 13.26 15.15 17.05 18.94 20.84 Nf4 (kw) 14.36 21.54 28.72 35.90 43.08 50.26 57.44 64.62 71.80 78.98 Nw4 (Kw) 0.11 0.39 Nf4+Nw4 14.47 21.92 Vht (m/s) 5.05 7.58 Nft (kw) 19.15 28.72 Nwt (Kw) 0.27 0.91 Nft+Nwt 19.42 29.63 0.91 1.78 3.08 4.89 7.31 10.40 14.27 18.99 29.63 10.10 37.68 12.63 46.16 15.15 55.15 17.68 64.74 20.20 55.00 22.73 65.20 25.25 76.00 27.78 38.29 47.86 57.44 67.01 76.58 86.15 95.73 105.30 2.16 4.23 7.31 11.60 17.32 24.66 33.83 45.02 40.46 52.09 64.74 78.61 93.90 55.00 65.20 76.00 160.00 140.00 Ne,Nk(kw) 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 V(m/s) Trong thực tế chuyển động đường ôtô đạt tới vận tốc Vmax mà có cân cơng suất Nk = Nf + Nw VI XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO CỦA ƠTƠ - Phương trình cân công suất Pk = Pf ± Pi + Pw ± Pj + Pm - Trong điều kiện ôtô chuyển động đường bằng, khơng kéo mc Pk = Pf + Pw Pk = Me.i h i o η t rb Pf = Ga.fmin Pw = W.v2 Me = Me Vh1 Pk1 Pf Pw Pf + Pw Vh2 Pk2 Pf Pw Pf + Pw Vh3 Pk3 Pf Pw Pf + Pw Vh4 Pk4 Pf Pw Pf + Pw Vht Pkt Pf Pw Pf + Pw 60.Ne 2.π n e 416.88 461.55 496.29 521.10 535.99 540.95 535.99 521.10 496.29 0.63 0.95 1.26 1.58 1.89 2.21 2.53 2.84 3.16 32092 35530.4 38204.7 40115.0 41261.2 41643.2 41261.2 461.55 3.47 40115 38204.7 35530.4 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 0.84 1.88 3.35 5.23 7.53 10.25 13.39 16.95 20.93 25.32 3791.3 3792.39 3793.86 3795.74 3798.04 3800.76 3803.90 3807.46 3811.44 3815.83 1.15 1.72 2.29 2.87 3.44 4.02 4.59 5.16 5.74 6.31 17661 19553.1 21024.9 22076.1 22706.9 22917.1 22706.9 22076.1 21024.9 19553.1 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 2.76 6.22 11.06 17.28 24.88 33.86 44.22 55.97 69.10 83.61 3793.2 3796.73 3801.56 3807.78 3815.38 3824.37 3834.73 3846.48 3859.61 3874.12 2.08 3.13 4.17 5.21 6.25 7.30 8.34 9.38 10.42 11.47 9719.2 10760.5 11570.5 12148.9 12496.1 12611.8 12496.1 12148.9 11570.5 10760.5 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 9.13 20.54 36.51 57.04 82.14 111.80 146.03 184.82 228.17 276.08 3799.6 3811.04 3827.01 3847.55 3872.65 3902.31 3936.53 3975.32 4018.67 4066.59 3.79 5.68 7.58 9.47 11.36 13.26 15.15 17.05 18.94 20.84 5348.7 5921.74 6367.46 6685.84 6876.86 6940.53 6876.86 6685.84 6367.46 5921.74 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 30.14 67.81 120.54 188.35 271.22 369.16 482.17 610.25 753.39 911.60 3820.6 3858.31 3911.05 3978.86 4061.73 4159.67 4272.68 2200.00 2400.00 2482.12 6.31 9.47 12.63 15.78 18.94 22.10 25.25 28.41 31.57 34.73 4011.5 4441.31 4775.60 5014.38 5157.64 5205.40 5157.64 5014.38 4775.60 4441.31 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 83.71 188.35 334.84 523.19 753.39 1025.45 1339.36 1695.13 2092.76 2532.23 3874.2 3978.86 4125.35 4313.70 4543.90 4815.96 5129.87 2200.00 2400.00 2482.12 45000.00 40000.00 35000.00 Pk(kw) 30000.00 25000.00 20000.00 15000.00 10000.00 5000.00 0.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 V(m/s) Trong thực tế chuyển động đường ơtơ đạt tới vận tốc Vmax mà có cân cơng suất Nk = Nf + Nw VII XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ƠTƠ - Từ cơng thức tính nhân tố động lực: D= Pk − Pw Pd + Pf = Ga Ga Vh1 (m/s) 0.63140.94701.26271.5784 1.8941 2.2098 2.5255 2.8411 3.1568 3.4725 D1 0.33000.36540.39290.4125 0.4243 0.4282 0.4242 0.4124 0.3927 0.3651 Vh2 (m/s) 1.14731.72092.29452.8682 3.4418 4.0154 4.5891 5.1627 5.7363 6.3100 D2 0.18160.20100.21610.2269 0.2333 0.2353 0.2331 0.2265 0.2155 0.2002 Vh3 (m/s) 2.08473.12714.1694 5.2118 6.2542 7.2965 8.3389 9.381210.4236 11.4659 D3 0.0999 0.1105 0.11860.1244 0.1277 0.1286 0.1270 0.1230 0.1166 0.1078 Vh4 (m/s) 3.78825.68237.57649.4705 11.364513.258615.152717.046818.940920.8350 D4 0.05470.06020.06420.0668 0.0679 0.0676 0.0658 0.0625 0.0577 0.0515 Vht (m/s) 6.31 9.47 12.63 15.78 18.94 22.10 25.25 28.41 31.57 34.73 Dt 0.04040.04370.04570.0462 0.0453 0.0430 0.0393 0.0341 0.0276 0.0196 - Đồ thị tia tgα = α: góc nghiêng tia ứng với số % tải trọng D Gx = Dx Ga Gx = Go+Gtx (Gtx/Gt)% Gtx Gx tg(alpha) alpha(rad) 0.0000 0.0000 49050.0000 0.5044 0.4672 0.2000 9810.0000 58860.0000 0.6053 0.5443 0.4000 19620.0000 68670.0000 0.7062 0.6149 0.6000 29430.0000 78480.0000 0.8071 0.6791 0.8000 39240.0000 88290.0000 0.9080 0.7372 1.0000 49050.0000 98100.0000 1.0089 0.7898 1.2000 58860.0000107910.0000 1.1098 0.8374 1.4000 68670.0000 117720.0000 1.2107 0.8804 1.6000 78480.0000127530.0000 1.3116 0.9194 1.8000 88290.0000137340.0000 1.4124 0.9547 0.7000 0.6000 0.5000 D 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000 -40.0000 -30.0000 -20.0000 -10.0000 0.0000 10.0000 20.0000 30.0000 40.0000 V(m/s) VIII XÂY DƯỢNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH TĂNG TỐC CỦA ÔTÔ 8.1 Đồ thị gia tốc ôtô - Gia tốc ôtô tính j = ( D − Ψ) g δi Tính đường tốt Ψ = f = 0,02 Hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng quay δ i = 1,03 + a.ih2 a = 0.05 δ1 = 2,83 δ2 = 1,58 δ3 = 1,2 δ4 = 1,08 δ5 = 1,06 Vh1 0.6314 0.9470 1.2627 1.5784 1.8941 2.2098 2.5255 2.8411 3.1568 3.4725 J1 Vh2 J2 Vh3 J3 Vh4 J4 Vht Jt 0.1388 1.1473 -0.6751 2.0847 -1.5608 3.7882 -2.1373 6.31 -2.3141 0.2613 1.7209 -0.5541 3.1271 -1.4738 5.6823 -2.0873 9.47 -2.2831 0.3566 2.2945 -0.4602 4.1694 -1.4068 7.5764 -2.0506 12.63 -2.2652 0.4246 0.4654 0.4789 0.4652 0.4242 2.8682 3.4418 4.0154 4.5891 5.1627 -0.3932 -0.3533 -0.3404 -0.3546 -0.3957 5.2118 6.2542 7.2965 8.3389 9.3812 -1.3597 -1.3325 -1.3252 -1.3379 -1.3705 9.4705 11.3645 13.2586 15.1527 17.0468 -2.0272 -2.0171 -2.0203 -2.0368 -2.0666 15.78 18.94 22.10 25.25 28.41 -2.2604 -2.2687 -2.2901 -2.3246 -2.3721 0.3560 5.7363 -0.4639 10.4236 -1.4230 18.9409 -2.1097 31.57 -2.4328 0.2605 6.3100 -0.5591 11.4659 -1.4954 20.8350 -2.1661 34.73 -2.5066 1.0000 0.5000 0.0000 0.0000 -0.5000 -1.0000 -1.5000 -2.0000 -2.5000 -3.0000 5.0000 10.0000 15.0000 20.0000 25.0000 30.0000 35.0000 40.0000 ... lượng ơtơ - Trọng lượng không tải G0: KG = Gt G0 ⇒ G0 = Gt ≈ 46714,29 N KG Với: G0 : tự trọng ? ?tô Gt : tải trọng chuyên chở Chọn : KG = 1,05 - Trọng lượng tải toàn ? ?tô: Ga = G0+(A.n)+Gtu Với:... 2.1 Xác định cơng suất lớn động chế độ vận tốc cực đại - Khi ? ?tô đạt vmax điều kiện vmax = 100 km/h = 27,78 m/s Độ dốc i = 0,01 Ma sát lăn nhỏ fmin = 0.02 - Công suất ? ?tô Nvmax = ( N f + N w )... kiện ban đầu - Chủng loại ? ?tô: xe tải - Tải trọng: 1500kg - Vân tốc vmax = 115km/h = 31,94 m/s - Hệ số ma sát lăn: fmin = 0,02 fmax = 0,04 - Độ dốc: imax = 0,25 1.2 Những thông số chọn tính chọn