đồ án đề tài tính toán sức kéo ô tô

Sự gia tăng nhanh chóng số lượngôtô trong xã hội, đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo nhu cầu đào tạo rất lớn vềviệc đào tạo kĩ sư trong ngành cũng hết sức quan trọng .Trong k

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG: ĐẠI HỌC DUY TÂN

KHOA: CƠ KHÍ

- -ĐỒ ÁN

Đề tài: Tính toán sức kéo ô tô

Loại ô tô: Xe con 1 cầu Tải trọng/Số chỗ ngồi: 7Vận tốc chuyển động cực đại: 160 Km/h

Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: Tmax = 0.4

Xe tham khảo: Toyota Rush 2022

GVHD: LÊ NGỌC ĐỊNH Lớp: AET 301 M

GVHD: LÊ NGỌC ĐỊNH Lớp: AET 301 M

SVTH: Nguyễn Văn Quyền Lương 27211333639 Phạm Trường Nhân 27211300738 Đoàn Mạnh Nam 27211300981 Lê Tự Lực (leader) 28212338478

Ôtô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cá nhâncũng như vận chuyển hành khách, hàng hoá rất phổ biến Sự gia tăng nhanh chóng số lượngôtô trong xã hội, đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo nhu cầu đào tạo rất lớn về

việc đào tạo kĩ sư trong ngành cũng hết sức quan trọng Trong khi đó môn học “lýthuyết ôtô”chiếm vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư nghành ôtô máy kéo Môn học “lýthuyết ôtô” cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản thuộc lĩnh vực lý thuyết ôtô liênquan đến sự phát triển của ngành ôtô trong sự đổi mới của đất nước hiện nay Đồng thời cũngđề cập đến các vấn đề liên quan đến sự phát triển kỹ thuật mới của nghành ôtô trên thế giới.Nhận thấy sự cần thiết của môn học này nên nhóm em đã được giao nhiệm vụ làm đồ án môntính toán sức kéo ô tô “lý thuyết ôtô”.Việc tính toán sức kéo “lý thuyết ôtô” Trong quá trìnhlàm thực hiện dù đã cố gắng nhưng không tránh khỏi sự thiếu sốt Vì vậy nhóm em xin nhậntất cả các ý kiến đóng góp từ các thầy cô, để nhóm em hoàn thiện đồ án tốt hơn và qua đó rútra những kinh nghiệm quý báo cho việc công tác và học tập sau này.

Nhóm em xin trân thành cảm ơn.

Mục Lục

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 4

1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe 4

1.2 Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn: 5

1.3 Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô 6

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 8

2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 8

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 11

2.2.1 Phân phối tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 11

2.2.2 Tỷ số truyền của hộp số 12

2.2.3 Kiểm tra điều kiện bám 13

2.3.Xây dựng đồ thị 15

2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô 15

2.3.2.Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô : 17

2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 19

2.3.4 Xác định khả năng tăng tốc của ôtô - xây dựng đồ thị gia tốc 21

2.3.5 Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc - quãng đường tăng tốc 23

2.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo 29

2.4.1 Khả năng leo dốc lớn nhất 29

2.4.2 Khả năng kéo móc lớn nhất 30

2.4.3 Khả năng gia tốc lớn nhất 30

LỜI KẾT 31

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ1.1 Xác định các kích thước cơ bản của xe.

kích thước cơ bản:

1.2 Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn:

a) Thông số theo thiết kế phác thảo:

- Loại động cơ: động cơ xăng, 4 xylanh thẳng hàng.- Dung tích công tác: Vc = 1,496cc

- Công suất tối đa: Pmax = 102 (mã lực) = 76 (kW)- nN = 6300 (vòng/phút)

- Mômen xoắn tối đa: Mmax = 134 (N.m)

- Hiệu suất truyền lực:ptl = 0,85- Hệ số khí động học: C= 0,27

1500 ¿=0,035

- Bán kính bánh xe :

Lốp xe có ký hiệu 215/60R17=>

215: Bề rộng của lốp (mm) 60: tỷ lệ H(%)

17: Đường kính trong của lốp(inch)= 60% H = 215 X 60% = 129 (mm)

Bán kính thiết kế của bánh xe:

r = d /2x25.4+ H = 17/2x25,4 +129= 345(mm) = 0,345(m)

Bán kính động học và bán kính động lực học của bánh xe:rbx = rk = X.r0

Trong đó: X- Hệ số kể đến biến dạng lốp (X=0,93^0,95)Chọn lốp có áp suất cao X = 0,94

+ Ghl - khối lượng hành lý+ G = 1290 + 7.(60 + 20) = 1850 (kG)

- Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 1850 (kG)=18148,5 (N)

Phân bố trọng lượng: xe con tải trọng tác dụng lên cầu trước (G1) chiếm từ (55%- 60%)G

G1 = 60% x18148,5 = 10889,1 (N)G2 = (1 - 0,60)x18148,5 =7259,4 (N)Vậy G1=11100 (N) và G2=7400 (N)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ thuộc củacác 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 : ge = f(ne)

• Hiệu suất truyền lực: tl= 0,85

• Hệ số cản tổng cộng của đường: ýmax = 0,4.

Nemax=Nva λ+b λ2−c λ3

Trong đó a,b,c các hệ số thực nghiêm đối với động cơ xăng ta chọn a=b=c=1Đối với động cơ xăng không có bộ phận hạn chế số vòng quay ta chọn λ=1,1

Nemax=Nva λ+b λ2

−c λ3 = 78

1.1,1+1.1,12−1.1,13 = 79,67

-Tính công suất động cơ ở số vòng quay khác nhau: Sử dụng công thức Lây-Đec-Man:

Ne=Nemax [a ne

nN+b(nNne)2−c (nNne )3]

Trong đó Nemax và Nn là công suất cực đại và số vòng quay tương ứng.

Ne và ne công suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính ngoài của động cơ

ne (N m)

Bảng1: giá trị momen, công suất tương ứng với số vòng quay của động cơ

Hình 1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ

Ne (kW)Me (N.m)

chuyển động Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng thêm phần công khắc phục cáclực cản phụ, quạt gió, máy nén khí Vì vậy phải chọn công suất lớn nhất là :

Nemax =1,1 Nemax= 1,1.79,67=87,64 (kw)

2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực- Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực:

.itl=i0 ihi

Trong đó: +itl– tỷ số truyền của HTTL

+ i0 – tỷ số truyền của truyền lực chính + ihi – Tỷ số truyền của hộp số

2.2.1 Phân phối tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

Trong đó: + G = 18148,5 – Tải trọng toàn bộ của xe (N m) + = 0,4 – Hệ số cản tổng cộng

Trong đó: +rbx = 0,324 – Bán kính làm việc của bánh xe (m) + nv = 6300 số vòng quay của động cơ tại vmax (v/ph) + vmax = 44,44 (m/s) – Tốc độ lớn nhất của ô tô

itln=2 π

60 .

6300.0,32444,44 =4,81

- Công bội được xác định theo biểu thức:

Xe có 4 số, n=4 nên: q ¿√3 13,324,81=1,4

itl2=itl 1q =

13,321,4 =9,51

itl3=itl 2q =

9,511,4 =6,79

Ta có = [ 13,32; 9,51; 6,79; 4,81] = 3,65 Chọn = 4,81

2.2.2 Tỷ số truyền của hộp số

- Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số được xác dịnh theo công thức sau:

Trong đó: – tỷ số truyền của tay số thứ i của HTTL ( i = 1;2; ; n-1)- Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:

+ Tỷ số truyền của tay số 1: ih 1=itl 1i0

=13,324,81 =2,77

+ Tỷ số truyền của tay số 2 : ih 2=itl 2i0 =

+ Tỷ số truyền của tay số 3: ih 3=itl 3i0 =

+ Tỷ số truyền của tay số 4: ih 4=itlni0=

2.2.3 Kiểm tra điều kiện bám - Ta có điều kiện bám:

pkmax≤ pφ=mk.Gφ φ

Trong đó: + mk – Hệ số phân bố tải trọng trên cầu chủ động cầu sau chủ động nên chọn mk = 1

+ Gφ– Tải trọng tác dụng lên cầu chủ động: Gφ=7259,4 N

+ φ – Hệ số bám của mặt đường ( chọn φ=0,8 đường tốt¿

+ rbx– Bán kính của bánh xe  pkmax=¿ Memax i0 ih1.❑tl

=151.4,81.2,77 0,85

mk.Gφ.φ= 1 7259,4.0,8= 5807,52

 Pkmax < mk.Gφ.φ ; Thỏa mãn điều kiện bám

- Tỷ số truyền của tay số lùi: ihl=1,1 ih 1=1,1.2,77=3,06(1)

Kiểm tra tỷ số truyền của tay số lùi theo đk bám:

pklùi≤ pφ=mk Gφ φ

 Me.i0r ihl.❑tl

≤mk Gφ φ  ihl≤mk Gφ φ rk

+ Pw : lực cản không khí Pw = K.F.v2 Với : K= 0,2 hệ số cản không khí ( N s2/m4¿

Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với từng tỉ số truyền Bảng 2 : Lực kéo của ô tô tướng ứng với các tay số

Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió Pc = f.G + KFv²

Đồ thị cân bằng lực kéo

Nk = Nf + Ni + Nj + NW

– Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức : Nki=Ne.❑tl(với vi=0,105. rbx.ne

i0 ihi ipc)

–Lập bảng và tính toán các giá trị Nkivà vi tương ứng như trong bảng:

Bảng 4 Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô

Trên đồ thị Nk=f (v ), dựng đồ thị ∑ Nc theo bảng trên :

- Xét ô tô chuyển động trên đường bằng :

Hình 3 Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

Đồ thị cân bằng công suất

= f+i+jg δjj

- Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:Bảng 6: Nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với các tay số

Bảng 7 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

Hình 4 Đồ thị nhân tố động lực học ôtô

D1D2D3D4D phif

số) thì ôtô chuyển động ổn định, vì trong trường hợp này thì sức cản chuyển động tăng, tốc độ ôtô giảm và nhân tố động lực học D tăng Ngược lại, vùng tốc độ v < vth i là vùng làm việc không ổn định ở từng tay số của ôtô

 Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max ở tay số thấp nhất biểu thị khả năng khắc phục sức cản chuyển động lơn nhất của đường: D1 max = ψmax max

- Vùng chuyển động không trượt của ôtô:

 Cũng tương tự như lực kéo, nhân tố động lực học cũng bị giới hạn bởi điều kiện bám của các bánh xe chủ động với mặt đường

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

mk φ Gφ−K F V2G

+ Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau :

Ψ ≤ D ≤ Dφ

+ Vùng giới hạn giữa đường cong Dφ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực học là vùng thoả mãn điều kiện trên Khi D > Dφ trong giới hạn nhất định có thể dùng đường đặc tính cục bộ của động cơ để chống trượt quay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra.

2.3.4 Xác định khả năng tăng tốc của ôtô - xây dựng đồ thị gia tốc- Biểu thức tính gia tốc :

j¿ D−Ψ

δj j *g (CT 1-64,tr59)- Khi ôtô chuyển động trên đường bằng (a = 0) thì:

Ta có:

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì f=fo

Khi ô tô chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì f=f0*(1+ )

Lập bảng tính toán các giá trị ji theo vi tương ứng với từng tay số:

Bảng 8: Gia tốc j tương ứng với từng tay số

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.000.00

Đồ thị gia tốc ôtô

2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược

- Biểu thức xác định thời gian tăng tốc: Từ CT : j = dvdt suy ra dt = dvj

Thời gian tăng tốc của ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 sẽ là:

+ ti = Fi - với Fi là phân diện tích giới hạn bởi phân đô thị - — f(v); V = V1 ; V =V2

và trục hoành của đô thị gia tốc ngược.- Lập bảng tính giá trị - theo v:

2.3.5.2 Cách tính thời gian tăng tốc - quãng đường tăng tốc của ô tô

❖ Xác định Vimax theo phương pháp giải tích:

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

 Ta có: tại vị trí Vmax1

rbx -K.F.V2) (2) + f=f0*(1+ V2

1500) (3)

 Thay số vào phương trình ta được: V1 max= 14,43

Tính toán tương tự cho các lần chuyển số tiếp theo ta có các vận tốc lần lượt như sau:

 V1max= 14,43 (m/s) V2max= 22,93 (m/s) V3max= 32,54 (m/s) a Thời gian tăng tốc

Dựa vào hình dáng của đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từsố thấp sang số cao là tại Vmax của từng tay số

j.dvtv1−v2=∫

+ Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 2s

(Với người lái có trình độ kém thì thời gian chuyển 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 chuyển số giữa các tay số là khác nhau):

∆ v= j ∆ t=f gδjj ∆ t +

K F V2 gG δjj ∆t

Trong đó: + f – hệ số cản lăn của đường f = f0.(1+1500V2 )+ g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2])

+ ∆t – thời gian chuyển số [s]+ δj = 1,04+ 0,05 ihi²

Từ công thức trên ta có bảng sau:

Bảng 10 Độ giảm vận tốc khi sang số

(m/s)Vimax (m/s)

số ở giữa các taysố được chọn:

39.98 0.2014 4.9660 52.0612 1965.54 44.42 0.0191 52.3708 179.3976 7569.88

2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00

rbx =

151.4,81.2,77 0,85

0,324 =5278,077(N )

Lực cản lăn:Pf=G f0= 18148,5.0,015 = 272,2275 (N)Bỏ qua lực cản khôn khí nên Pω=K F V2=0

Lại có: Pkmax=Pf+Pimax

Pimax = Pkmax- Pf = 5278,077- 272,2275 = 5005,8495 (N)Độ dốc cực đại: Pimax= G.imax→imax = Pimax

G = 5005,849518148,5 = 0,28Vậy độ dốc lực đại là 28%

2.4.2 Khả năng kéo móc lớn nhấtChọn độ dốc trung bình 16%  i=0,16.Pi= G.i = 18148,5.0,16 = 2903,76 (N)Ta có : Pkmax=Pψ+Pmmax= Pf+ Pi+ Pmmax

Pmmax=Pkmax- Pf- Pi= 5278,077 - 272,2275 - 2903,76 = 2102,0895 (N)Khả năng kéo móc lớn nhất:

.Pmmax= Gm.ψ= Gm.(i+f )→Gm=Pmmaxf0+i =

0,015+0,16 =12011,94 (N)2.4.3 Khả năng gia tốc lớn nhất

Dựa vào đồ thị gia tốc ở trên xác định được Jmax= 1.8898 (m/s2) 2.4.4 Thời gian tăng tốc tới 100 km/h

Dựa vào đồ thị thời - quãng đường tăng tốc xác định được t100km/h khoảng 16.4 (s)

LỜI KẾT

Thông qua bài tập lớn về tính toán động lực học kéo của ô tô giúp nhóm em hiểuđược về mặc lý thuyết và các phép tính tương đối Tuy nhiên nhóm em còn saisốt về mặt sai số trong quá trình tính toán Trong thực tế ,việc nghiên cứu đánh

Từ việc tính toán bài tập lớn, nhóm em đã nắm rõ được quy trình tính toán và vẽđồ thị thông số của xe Toyota Rush 2022 Đồng thời giúp nhóm em nắm rỏ vềtầm quang trọng của môn học này đối với ngành ô tô Trong quá trình tính toán30

sẽ không tránh khỏi sai sót, mong thầy cô đưa ra nhận xét để nhóm em có thểrút kinh nghiệm và cải thiện tốt hơn Nhóm em cảm ơn thầy cô đã bỏ chút thờigian quý báu để xem bài nhóm em.

Xin cảm ơn!