bài tập lớn tính toán và chọn các thông số cần thiết để xây dựng các đặc tính của loại xe ô tô du lịch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ

Phạm Huỳnh Văn Bảo MSSV:2125102050095

GVHD: ThS Nguyễn Văn Dũng

Bình Dương, tháng 04 năm 2024

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập môn Lý thuyết ô tô tại trường, đã giúp em có cơ hội củng cố kiến thức, vận dụng lý thuyết đã được học vào thực tiễn cũng như mở rộng tầm hiểu biết và kinh nghiệm quý báu trong công tác nghiên cứu, học tập và vận dụng tư duy sáng tạo của mình trong quá trình xây dựng đồ án tốt nghiệp Để hiểu rõ hơn về môn học này nhóm em đã chọn bài tập lớn này để xây dựng cho mình một nền tảng kiến thức vững chắc cho sự nghiệp sau này.

Tên bài tập lớn: “Tính toán và chọn các thông số cần thiết để xây dựng các đặc tính của loại xe ô tô du lịch”

Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc nhất đến các thầy Đinh Hải Lâm đang công tác và giảng dạy tại Trường Đại học Thủ Dầu Một đã dạy dỗ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường và trong thời gian hoàn thành báo cáo bài tập lớn môn Lý thuyết ô tô.

Chúng em xin cam kết với thầy, nội dung bài báo cáo bài tập lớn này do chúng em tham tham khảo thông qua bài hướng dẫn của thầy và tài liệụ tại link: https://youtu.be/DVmst1pqfK4

Em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã hỗ trợ và giúp đỡ tận tình để em có thể hoàn thành bài báo cáo của mình.

Do thời gian và trình độ còn hạn chế, bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong các thầy chỉ bảo và đóng góp ý kiến để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Bình Dương, ngày 21 tháng 04 năm 2024

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ cáo file bảng excel

cáo file word,

MỤC LỤC

1 Thông số cho trước và thông số chọn 11

1.1 Thông số cho trước 11

2 Tính chọn động cơ và xây dựng đường đặt tính ngoài của động cơ 13

2.1 Xác định động cơ theo chế độ vmax của ôtô 13

2.2 Xây dựng đường đặt tính ngoài của động cơ 13

3 Tính chọn tỷ số truyền cho cầu chủ động 16

5.1 Phương trình lực kéo tổng quát 19

6 Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của oto 22

7 Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học 25

7.1 Nhân tố động lực học 25

7.2 Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi 27

8 Xây dựng đồ thị đặc tính tăng tốc 28

8.1 Đồ thị gia tốc của ô tô 28

8.2 Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô 31

8.2.1 Thời gian tăng tốc của ô tô 32 8.2.2 Quãng đường tăng tốc của ô tô 33

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

L - chiều dài cơ sở của xe (m) a, b, hg - toạ độ trọng tâm xe (m)

hm - chiều cao của thanh móc kéo so với mặt đường (m) hg - chiều cao trọng tâm của ôtô (m)

rk, rđ - bán kính động học và đọng lực học của bánh xe (m) K - hệ số cản không khí (Nm2 /s4 )

F - diện tích cản chính diện của ôtô (m2 ) v - vận tốc chuyển động của ôtô (m/s) vg - vận tốc của gió (m/s)

vt - vận tốc chuyển động tương đối giữa ôtô và không khí (m/s) hw - chiều cao trọng tâm diện tích cản chính diện của ôtô (m) nb - số vòng quay của bánh xe (v/ph)

ne - số vòng quay của trục khuỷu động cơ (v/ph)

nemax - số vòng quay lớn nhất của trục khuỷu động cơ (v/ph) nN - số vòng quay tại thời điểm công suất đạt cực đại (v/ph) nM - số vòng quay tại thời điểm momen đạt cực đại (v/ph) α - góc lệch của đường (0)

i - độ dốc của đường (%)

j- hệ số ảnh của khối lượng quay (Ns2 /kgm) i0 - tỷ số truyền của truyền lực chính

ih - tỷ số truyền của hộp số ip - tỷ số truyền của hộp số phụ

ipc - tỷ số truyền của tay số cao trong hộp số phụ ihc - tỷ số truyền của tay số cao trong hộp số iTL - tỷ số truyền của hệ thống truyền lực D - nhân tố động lực học

ϕ - hệ số bám của bánh xe với đường mk - khối toàn bộ của rơ moóc (kg) G - trọng lượng toàn bộ của ôtô (N) Gm- trọng lượng toàn bộ của rơ moóc (N)

R1, R2 - phản lực tiếp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe (N)

Pk1, Pk2 - là lực kéo tiếp tuyến của các bánh xe chủ động cầu trước và cầu sau

Me - momen xoắn của động cơ (Nm)

Memax - momen xoắn cực đại của động cơ (Nm)

MeN - momen xoắn của động cơ tại thời điểm công suất đạt cực đại (Nm) P - lực bám (N)

F - hệ số cản lăn

Ne- công suất của động cơ đốt trong (Kw)

Nemax- công suất cực đại của động cơ đốt trong (Kw) Nk- công suất ở bánh xe chủ động (Kw)

Nt- công suất truyền từ bánh xe đến ôtô (Kw) J - gia tốc chuyển động tịnh tiến của ôtô (m/s2 )  - hệ số cản tổng cộng của đường

G - gia tốc trọng trường (m/s2)

1 Giá trị nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

2 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyền động quay 3 Giá trị hệ số điền đầy theo từng loại ô tô

4 Giá trị gia tốc ứng với từng tay số 5 Giá trị 1/j ứng với từng tay số 6 Độ giảm vận tốc khi sang số 7 Độ giảm vận tốc khi sang số

16 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám 17 Tải trọng thay đổi

18 Giá trị nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

19 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyền động quay 20 Giá trị gia tốc ứng với từng tay số

21 Giá trị 1/j ứng với từng tay số 22 Độ giảm vận tốc khi sang số

23 Độ giảm vận tốc khi sang số

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Số hiệuhình

Tên hình

1 Đồ thị số vòng quay ứng với tốc độ cực đại 2 Đồ thị đặc tính ngoài lý tưởng động cơ 3 Đồ thị cân bằng lực kéo

4 Đồ thị cân bằng công suất

5 Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô 6 Đồ thị gia tốc của ô tô

7 Đồ thị gia tốc ngược của ô tô 8 Độ giảm vận tốc khi sang số

1 Thông số cho trước và thông số chọn

1.1 Thông số cho trước

Thông số cho trước chính là đề bài

Tốc độ cực đại: vmax=120km/ℎ=33,33 m/svmax=167 km/ℎ=46,38 m/s

Loại động cơ động cơ xăng không sử dụng bộ

Chọn đường nhựa tốt – nhựa bêtông có: f0 = 0,015

Khi vận tốc: v > 80 km/h, hệ số cản của mặt đường được xác định theo công thức

Trong đó: B0: Chiều rộng cơ sở của oto (m)

H: Chiều cao toàn bộ của oto (m) Tham khảo các xe, ta chọn:

B= 1546mm = 1,55m H =1500mm = 1,5m

Do đó: F=0,8 B0 H=0,8.1,55.1,5=1,86(m2)

W = K.F = 0,35.1,86 = 0,651 (Ns2/m2)

1.5 Hiệu suất của hệ thống truyền lực

Đối với ôtô du lịch, ta chọn: ƞt = 0,93

1.6 Tính chọn lớp xe

Ở cả cầu trước và cầu sau đều là bánh đơn, mỗi cầu 2 bánh

Trọng lượng đặt lên cầu trước và các bánh xe trước:

G1=8457 N và G1/2=4228,5N

Trọng lượng đặt lên cầu sau và các bánh xe sau:

G2=5638 N vàG2/2=2819 N

Ta chọn lốp xe theo tải trọng và tốc độ xe Chọn cỡ lốp trước và lốp sau theo tiêu chuẩnmã hóa IOS: 165/65R15 4310

Các thông số hình học của bánh xe:

2 Tính chọn động cơ và xây dựng đường đặt tính ngoài của động cơ

2.1 Xác định động cơ theo chế độ vmax của ôtô

Nv=f G vmax+K F vmax3

1000 ηt

Nv=0,036.14095 46,38+0,35.1,86 46,381000.0,93 3=95,14 kW

vmax: Tốc độ cực đại của xe (m/s)

2.2 Xây dựng đường đặt tính ngoài của động cơ

- Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ 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: g

- Đặt , với động cơ xăng không giới hạn tốc độ có (λ - 1,1 ÷ 1,2) Chọn λ=1,1 (đối với động cơ xăng)

2.2.1 Điểm có tọa độ với vận tốc cực đại của oto

Số vòng quay động cơ ứng với vận tốc cực đại của oto, đối với động cơ không hạn chế số vòng quay nv=nmax

nv=5450 (có thể chọn từ 5.000-5.500)

Điểm có tọa độ ứng với công suất cực đại của ôtô

Gọi nN là số vòng quay ứng với thời điểm công suất cực đại Nemax của ôtô:

λ=54501,1 =4954(vg/ ph)

Chọn λ=1,1 (động cơ xăng không hạn chế tốc độ) Công suất cực đại của ô tô:

2.2.3 Xây dựng đường đặc tính ngoài lý tưởng cho động cơ

- Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức Ledeman)

3 Tính chọn tỷ số truyền cho cầu chủ động

Do chọn xe không có hộp số phụ nên ipc=1, tỷ số truyền của truyền lực chính tính theo công thức

io= 2.π rbx.nv

60.iℎt.ipc.vmax = 60.0,85.1,176.46,382π 0,278 5450 = 3,42 Ở đây:

iℎt: tỷ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất, nếu hộp số có chỉ số truyền cao nhất là số truyền thẳng thì iℎt=1, nếu hộp số có chỉ số truyền cao nhất là số truyền tăng thì (iℎt<¿1 ) thì ta lấy số truyền tăng, ta chọn iℎt = 0,85

ipc: Tỷ số truyền của hộp số phụ hay hộp số phân phối ở số cao, sơ bộ có thể chọn từ ipc = 1 ÷ 1,5, ta chọn ipc=1,176

nv: số vòng quay của động cơ khi ô tô đạt tốc độ lớn nhất, nv= 5450

vmax=167km/ℎ, tốc độ lớn nhất của ô tô

+ Pkmax : lực kéo lớn nhất của động cơ + PΨmax : lực cản tổng cộng của đường

+ m = 1,2 : hệ số phân bố lại tải trọng cầu chủ động + ϕ = 0,8 : hệ số bám của mặt đường (đường tốt) + Gϕ : tải trọng tác dụng lên cầu chủ động

+ rb : bán kính động học của xe

4.2 Tỷ số truyền các tay số trung gian

Ta chọn hộp số có 4 số tới, 1 số lùi, tỉ số truyền phân bố theo cấp số điều hoà: + Hằng số điều hòa:

(n− 1).Iℎ1= 2,56 −1(4− 1).2,56= 0,2

+ Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo “cấp số nhân” - Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:

+Tỷ số truyền của tay số 2: iℎ2= iℎ1

Lập bảng tính Pk theo công thức (7),(8) với từng tỉ số truyền

166.76 5449 27.43 3224.35 507.42 489.82 997.24 2227.11

+ ϕ = 0,8 : hệ số bám của mặt đường (đường tốt) + z1 : tải trọng tác dụng lên cầu chủ động (z1=G1)

⇒ Pϕ=z1.mk 1.ϕ=8457.1,2 0,8=8118,72(N)

6 Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của oto

Xác định công suất cực đại và đồ thị đặc tính ngoài của động cơ, ta có:

Nt: Công suất tổn hao do ma sát trong hệ thống truyền lực Nf: Công suất tiêu hao cho cản lăn

Ni: Công suất tiêu hao cho lực cản dốc Nj: Công suất tiêu hao cho lực cản tăng tốc Nm: Công suất cản ở moóc kéo

Np: Công suất truyền cho các thiết bị phụ Được triển khai như sau:

- Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ 1 được xác định theo công thức:

Nk=Ne.ηt.(Vi=2 π rbx.ne

60.iℎi.i0 )

Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị theo bảng trên: - Xét ô tô chuyển động trên đường bằng:

7 Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học

7.1 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 Pω với trọng lượng toàn bộ của ô tô Tỷ số này được ký hiệu là “D” Nhân tố động lực học theo điều kiện bám được tính theo công thức sau:

- Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tối độ chuyển

động v của ô tô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính ngoài, D = f(v)

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

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

Bảng 16 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

- Dựa vào kết quả bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động học của ô tô

Hình 5 Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô

7.2 Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

Ta có các tải trọng:

G 14095 N Trọng lượng toàn bộ

Bảng 17 Tải trọng thay đổi

- Lập bảng nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi:

8.1 Đồ thị gia tốc của ô tô

- Gia tốc của ô tô khi chuyển động không ổn định được tính như sau:

+ f : hệ số cản lăn của đường + Ji : gia tốc của ô tô ở tay số thứ i

+ δi : là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay(với δj = 1,05+0,05.ihi2)

- Lập bảng hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng truyền động quay

Bảng 20 Bảng hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyền động quay

- Bảng giá trị gia tốc của ô tô khi chuyển động ứng với từng tay số và nhân tố

Hình 7 Đồ thị gia tốc ngược của ô tô

8.2 Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

Xác định giá trị Vmax ứng với từng tay số: - Xác định Vmax theo phương pháp giải tích:

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

Ta có: tại vị trí Vmax1

Mặt khác:

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

- Thay số vào phương trình ta được:

8.2.1 Thời gian tăng tốc của ô tô

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

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

+Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyền số 0,5s đến 2s (với người lái có trình độ kém thì thời gian chuyền 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 chuyền số giữa các tay số là khác nhau):

Ta có: Si = Fsi với Fsi 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:

- Vận tốc trung bình:

- Quãng đường xe đi được trong mỗi khoảng là:

- Quãng đường tổng cộng của ô tô từ tốc độ cực tiểu đến tốc độ cực đại là:

- Quãng đường xe đi được trong thời gian chuyển số: sci = (vi - 4,73.t1.ψ).t1

- Lập bảng thời gian tăng tốc của ô tô:

Độ giảm vận tốc khi sang số

Bảng 22 Độ giảm vận tốc khi sang số

Độ giảm vận tốc khi sang số