BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ Họ và tên: Đoàn Nam Hải Lớp: DQS 07022 Nguyễn Phước Hảo I. SỐ LIỆU BAN ĐẦU Công thức bánh xe: 6x6. TT NỘI DUNG SỐ LIỆU ĐVT 1 Công suất có ích lớn nhất (Nemax) 134,48 KW 2 Số vòng quay ứng với công suất cực đại (nN) 3200 vp 3 Chiều dài cơ sở 4925 mm 4 Chiều dài toàn bộ 7366 mm 5 Chiều rộng toàn bộ 2674 mm 6 Chiều cao toàn bộ 2980 mm 7 Tỷ số truyền của hộp số: i1=6,17; i2=3,4; i3=1,79; i4= 1 ; i5= 0,78; Lùi: 6,69. 8 Tỷ số truyền của cầu xe: i0=8,9 9 Tỷ số truyền của hộp số phân phối ichậm: 2,99 inhanh: 1,44 10 Trọng lượng toàn tải của xe (G) 20000 kg 11 Hệ số cản lăn của đường (f) 0,03(C) 12 Hệ số dạng khí động học của xe (K) 0,2(C) 13 Hệ số bám của bánh xe với mặt đường (φ) 0,8 14 Hiệu suất của HTTL (ηtl) 0,9(C) II. NỘI DUNG THỰC HIỆN Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ. Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo và cân bằng công suất. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học theo điều kiện bám, đồ thị gia tốc, gia tốc ngược của ô tô, đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô, đồ thị quãng đường tăng tốc. III. BẢN VẼ 01bản vẽ A0 gồm: Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ, đồ thị cân bằng lực kéo và cân bằng công suất, đồ thị nhân tố động lực học theo điều kiện bám, đồ thị gia tốc, gia tốc ngược của ô tô, đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô, đồ thị quãng đường tăng tốc. Ngày giao đồ án: Ngày hoàn thành: TP,HCM, tháng 1 năm 2021 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Thiếu tá, ThS Lê Quang Việt  MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG I. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ 4 1. Định nghĩa đặc tính ngoài động cơ 4 2. Trọng lượng toàn bộ của ô tô 4 3. Lốp xe 5 4. Xác định các tỷ số truyền 5 5. Xác định vận tốc lớn nhất, vận tốc nhỏ nhất 6 6. Cơ sở lý thuyết xây dựng đặc tính ngoài động cơ 6 CHƯƠNG II. XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH KÉO 9 1. Định nghĩa đặc tính kéo 9 2. Phương pháp xây dựng đặc tính kéo 9 3. Phương pháp xây dựng đồ thị kéo cân bằng 13 4. Phương pháp xây dựng đặc tính công suất 15 5. Phương pháp xây dựng đồ thị công suất cân bằng 18 CHƯƠNG III. XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ. 20 1. Định nghĩa đặc tính động lực học. 20 2. Phương pháp xây dựng đặc tính động lực học. 20 3. Nhân tố động lực học theo điều kiện bám 23 CHƯƠNG IV. QUÁ TRÌNH TĂNG TỐC CỦA Ô TÔ 25 1. Xây dựng đồ thị gia tốc của xe. 25 2. Đồ thị gia tốc ngược. 29 3. Đồ thị thời gian tăng tốc ở các số truyền. 30 4. Đồ thị quãng đường tăng tốc ở các số truyền. 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36   LỜI NÓI ĐẦU Để đảm bảo xe có thể hoạt động tốt trên các loại đường khác nhau thì việc quan trọng là chúng ta phải nghiên cứu tính toán kéo cho xe. Qua đó xác định được 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 loại đường khác nhau có hệ số cản lớn. Ngành công nghiệp ô tô của nước ta hiện nay đang trên đường phát triển và hội 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 ô tô với điều kiện thông số kết cấu cơ bản của xe đã biết. Mục đích của phương pháp này là xác định các thông số đánh giá chất lượng kéo, chất lượng vận tốc và tìm ra khả năng hoạt động tối ưu của xe. Được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo trong bộ Khoa Ô tô, trong đó đặc biệt là thầy giáo Thiếu tá, Ths Lê Quang Việt đã giúp cho chúng tôi có thêm nhiều kinh nghiệm trong quá trình tính toán, thiết kế một động cơ cho xe ô tô và hoàn thành bài tập đúng thời hạn. Tuy vậy, do sự hạn hẹp và sự non kém trong kinh nghiệm làm bài, bài tập không thể tránh khỏi những sai sót, mong được tiếp tục quan tâm giúp đỡ, chỉ bảo để tôi có thêm kinh nghiệm hoàn thành tốt hơn các bài tập cũng như các kiến thức bổ ích cho học tập và công tác sau này. Xin chân thành cảm ơn.. TP,HCM, tháng 1 năm 2021 Học viên thực hiện NHÓM 8 CHƯƠNG I. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ Định nghĩa đặc tính ngoài động cơ Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mô men xoắn Me, công suất Ne và suất tiêu hao nhiên liệu ge của động cơ với số vòng quay ne hoặc vận tốc góc e của trục khuỷu khi cung cấp nhiên liệu ở mức tối đa được gọi là đặc tính vận tốc ngoài của động cơ (gọi tắt là đặc tính ngoài). Các đường đặc tính này gồm: + Đường công suất: Ne = f(n¬e) + Đường mômen xoắn : Me = f(ne) + Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : ge = f(ne) Hình 2.1: Đặc tính ngoài của động cơ Trọng lượng toàn bộ của ô tô Trọng lượng toàn bộ ô tô:   Lốp xe Kí hiệu lốp: 13.00 – R21 (inch) Chiều rộng lốp: B = 13 (inch) Đường kính lắp vành : d = 21 (inch) Vậy bán kính thiết kế của lốp được xác định theo công thức sau: Bán kính tính toán của lốp xe là: Xác định các tỷ số truyền Truyền lực chính: io=8,9 Tỷ số truyền hộp số : ihs= 6,17 3,4 1,79 1 0,78. Số truyền nhanh: ip=1,44 Số truyền chậm: ip=2,99 Ta có công thức: itl=ihs.ip.io Bảng 1: Các tỷ số truyền của xe Tay số ihs itl Số truyền nhanh Số truyền chậm 1 6,17 79,032 164,205 2 3,4 43,57 90,513 3 1,79 22,94 47,615 4 1 12,82 26,611 5 0,78 9,99 20,737 Xác định vận tốc lớn nhất, vận tốc nhỏ nhất Theo số liệu đã cho Bảng 2: Vận tốc ở số truyền nhanh và số truyền chậm Tay số ihs ip=1,44 ip=2,99 v(ms) v(kmh) v(ms) v(kmh) 1 6,17 2.612 9.40 1.257 4.53 2 3,4 4.737 17.05 2.281 8.21 3 1,79 8.997 32.39 4.335 15.61 4 1 16.107 57.98 7.757 27.93 5 0,78 20.653 74.35 9.954 35.84 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 phanh thuỷ lực hoặc phanh điện. ứng với mỗi giá trị mô men người ta đo được số vòng quay tương ứng.   Ta có: Thay số vào ta có: Công suất động cơ tại các điểm đó xác định theo công thức: Ne = Me . e Trong đó: Me tính theo N.m; e tính theo 1s. Trường hợp không có đường đặc tính ngoài của động cơ bằng thực nghiệm, có thể xây dựng đường đặc tính này bằng cụng thức kinh nghiệm của S.R.Lây Đéc man. Công thức S.R.Lây Đéc man có dạng sau: (1.1) Trong đó: Ne, ne công suất hữu ích của động cơ và số vòng quay của trục khuỷu ứng với 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 theo loại động cơ. Cuối cùng ta lập được bảng số liệu như sau:   nN(vòngphút) Ne(KW) Me(Nm) 320 14.66 437.46 640 31.20 465.55 960 48.82 485.62 1280 66.70 497.66 1600 84.05 501.67 1920 100.05 497.66 2240 113.90 485.62 2560 124.80 465.55 2880 131.92 437.46 3200 134.48 401.34 3520 131.66 357.19 Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị đặc tính ngoài của động cơ như sau: Hình 1. Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ. CHƯƠNG II. XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH KÉO Định nghĩa đặc tính kéo Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo tính theo động cơ và vận tốc chuyển động của xe ở các số truyền được gọi là đặc tính kéo của ô tô. Pk = P(v) Hay: Trong đó: Ne  Công suất của động cơ (đã kể tổn hao trong thiết bị động lực) (W);  Hiệu suất của hệ thống truyền lực; P i k  Lực kéo của xe ở số truyền i (N); vi  Vận tốc chuyển động của xe ở số truyền i (ms), Vận tốc vi được xác định như sau: Trong đó:  vận tốc góc của trục khuỷu động cơ (rads); rk  bán kính tính toán của bánh xe (m); itli  tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ở số truyền i, Phương pháp xây dựng đặc tính kéo Sử dùng đặc tính ngoài của động cơ, lấy một loạt các trị số khác nhau của công suất Ne1, Ne2,..., Nen trên đường đặc tính tương ứng với các giá trị vận tốc góc e1, e2,..., en của trục khuỷu ( lấy các giá trị e cách đều nhau ) (hình 3), Sau đó theo công thức (1,3) tính các giá trị v11, v12,…, v1n cho số truyền thứ nhất của hệ thông truyền lực (ứng với i¬tl1 ), Tiếp theo tính các giá trị P¬k11, P¬k12,..., P¬k1n cho số truyền đã chọn ở các giá trị vận tốc và công suất đã tính ở trên, Cũng làm tương tự cho các số truyền tiếp theo Dựa vào đồ thị đặc tính ngoài của động cơ để thiết lập, xây dựng đặc tính kéo Đặc tính ngoài của động cơ b, Đặc tính kéo số truyền i của ôtô Hình 2: Phương pháp xây dựng đặc tính kéo của ô tô Hiệu suất truyền lực _tl=0,9 Bảng 3. Các số liệu được sử dụng để xây dựng đặc tính kéo của ô tô Công suất động cơ (W) Ne Ne1 Ne2 ,,,, Nen Vận tốc góc động cơ (rads) e e1 e2 en Vận tốc ô tô ở số truyền 1 (ms) v1 v11 v12 v1n Lực kéo ô tô ở số truyền 1 (N) Pk1 Pk11 Pk12 Pk1n Vận tốc ô tô ở số truyền 2 (ms) v2 v21 v22 v2n Lực kéo ô tô ở số truyền 2 (N) Pk2 Pk21 Pk22 Pk2n …,, …,, …,, …,, …,, Vận tốc ô tô ở số truyền i (ms) vi vi1 vi2 vin Lực kéo ô tô ở số truyền i (N) Pki Pki1 Pki2 Pkin …,, …… …… …… …… Vận tốc ô tô ở số truyền n (ms) vn vn1 vn2 vnn Lực kéo ô tô ở số truyền n (N) Pkn Pkn1 Pkn2 Pknn Dựa vào bảng trên ta lập được bảng số liệu: Bảng 4: Vận tốc và lực kéo của cấp số nhanh n (vgph) 320 640 960 1280 1600 1920 2240 2560 2880 3200 3520 Ne (kW) 14.66 31.20 48.82 66.70 84.05 100.05 113.90 124.80 131.92 134.48 131.66 Nk (kN) 27.21 57.91 90.60 123.80 156.00 185.70 211.41 231.63 244.86 249.60 244.36 e(rads) 33.51 67.02 100.53 134.04 167.55 201.06 234.57 268.08 301.59 335.10 368.61 v1(ms) 0.237 0.475 0.712 0.950 1.187 1.425 1.662 1.900 2.137 2.374 2.612 Pk1 (kN) 55.560 59.128 61.677 63.206 63.716 63.206 61.677 59.128 55.560 50.973 45.366 v2 (ms) 0.431 0.861 1.292 1.723 2.153 2.584 3.015 3.445 3.876 4.307 4.737 Pk2 (kN) 30.633 32.600 34.006 34.849 35.130 34.849 34.006 32.600 30.633 28.104 25.012 v3 (ms) 0.818 1.636 2.454 3.272 4.089 4.907 5.725 6.543 7.361 8.179 8.997 Pk3 (kN) 16.130 17.166 17.906 18.350 18.498 18.350 17.906 17.166 16.130 14.798 13.170 v4 (ms) 1.464 2.928 4.393 5.857 7.321 8.785 10.250 11.714 13.178 14.642 16.107 Pk4 (kN) 9.010 9.588 10.002 10.250 10.332 10.250 10.002 9.588 9.010 8.266 7.357 v5 (ms) 1.878 3.755 5.633 7.510 9.388 11.265 13.143 15.021 16.898 18.455 20.653 Pk5 (kN) 7.026 7.478 7.800 7.993 8.058 7.993 7.800 7.478 7.026 6.558 5.737 Bảng 5: Vận tốc và lực kéo của cấp số chậm n (vgph) 320 640 960 1280 1600 1920 2240 2560 2880 3200 3520 Ne (kW) 14.66 31.20 48.82 66.70 84.05 100.05 113.90 124.80 131.92 134.48 131.66 Nk (kN) 27.21 57.91 90.60 123.80 156.00 185.70 211.41 231.63 244.86 249.60 244.36 e(rads) 33.51 67.02 100.53 134.04 167.55 201.06 234.57 268.08 301.59 335.10 368.61 v1(ms) 0.114 0.229 0.343 0.457 0.571 0.686 0.800 0.914 1.029 1.143 1.257 Pk1 (kN) 131.928 140.401 146.453 150.084 151.294 150.084 146.453 140.401 131.928 121.035 107.721 v2 (ms) 0.207 0.415 0.622 0.829 1.037 1.244 1.451 1.659 1.866 2.073 2.281 Pk2 (kN) 72.722 77.392 80.728 82.729 83.396 82.729 80.728 77.392 72.722 66.717 59.378 v3 (ms) 0.394 0.788 1.182 1.576 1.971 2.365 2.759 3.153 3.547 3.941 4.335 Pk3 (kN) 38.256 40.712 42.467 43.520 43.871 43.520 42.467 40.712 38.256 35.097 31.236 v4 (ms) 0.705 1.410 2.116 2.821 3.526 4.231 4.936 5.642 6.347 7.052 7.757 Pk4 (kN) 21.380 22.753 23.734 24.323 24.519 24.323 23.734 22.753 21.380 19.615 17.457 v5 (ms) 0.905 1.810 2.715 3.620 4.525 5.430 6.335 7.240 8.144 9.049 9.954 Pk5 (kN) 16.661 17.731 18.495 18.954 19.107 18.954 18.495 17.731 16.661 15.285 13.604 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 nó được 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 có cùng 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. Phương pháp xây dựng đồ thị kéo cân bằng Phương trình cân bằng lực kéo biểu diễn dưới dạng đồ thị gọi là đồ thị cân bằng lực kéo Trên hệ tọa độ (Pv) xây dựng đường cong Pk ở các số truyền khác nhau phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô, nghĩa là Pk = f(v) Trên đồ thị cũng xây dựng các đuờng cong lực cản Pf, P và (P + Pw ) phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô (ờ một loại đường cho trước có độ dổc khõng dổi). Như vậy đuởng cong lực cản tổng cộng (P + Pw ) sẽ quyết định lực kéo cần thiết để xe chuyển động với vận tốc không đổi ở điểu kiện đường cho trước. Ta có: + P_f= f.G.cosα. Ở đây ta xét xe đang đi trên đường bằng nên α=0. Vậy nên P_f= f.G Trong đó: f là hệ số cản lăn, Xét trong trường hợp xe đi trên đường nhựa và đường bê tông trung bình và f=0,03. P_f= f.G = 0,03.200000=6000 (N) Khi ta xác định hệ số cản lăn theo công thức:   + K= 0,2 : hệ số cản không khí F là tiết diện cản gió F = B.H=2,674.2,98=7,97(m2) v là vận tốc ở số truyền thứ i. Vậy Pc = Pf + Ta lập được bảng số liệu lực cản từng cấp số Bảng 6: Lực cản ở cấp số nhanh vận tốc (ms) 0.00 2.61 4.74 9.00 16.11 20.65 Pc (kN) 6.00 6.01 6.04 6.13 6.41 6.68 Bảng 7: Lực cản ở cấp số chậm vận tốc (ms) 0.00 1.26 2.28 4.34 7.76 9.95 Pc (kN) 6.000 6.003 6.008 6.030 6.096 6.158 Từ đó ta có đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô sau: Hình 3: Đồ thị cân bằng lực kéo ở cấp số nhanh