Các bài tập tính toán môn ô tô năm 2024

Tính toán sức kéo ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết của chúng trong các điều kiện sử dụng khác nhau, phù hợp với các điều kiện đã cho của ô tô. Từ đó để xác định các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng kéo của ô tô như chỉ tiêu vận tốc lớn nhất, góc dốc lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục được, gia tốc lớn nhất của ô tô, quãng đường và thời gian tăng tốc ngắn nhất khi đạt vận tốc là lớn nhất . Các chỉ tiêu trên có thể tìm được khi giải phương trình chuyển động của ô tô bằng phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích. Tài liệu tính toán sức kéo ô tô có thể làm tài liệu nghiên cứu cho nhiều đối tượng khác nhau như: Sinh viên cơ khí, thợ sửa chữa ô tô trong các gara cũng như những người có nhu cầu khác

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài tập lớn môn lý thuyết ô tô, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ MÔN CK ÔTÔ - KHOA CƠ KHÍ Bài Tập Lớn Môn Lý Thuyết ô tô TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA ÔTÔ GVDH: Vũ Văn Tấn SV thực hiện:Đỗ Quang Thắng Lớp: CK Ôtô - K15TX Thông số Kia-cerato forte EX 1.6 MT 2009 Khối lượng Go 1187 Khối lượng Ga Nemax[ml] nN[v/p] 6000 Memax[KG.m] Vnmax[km/h] 200 Chiều rộng [mm] 1775 Chiều cao [mm] 1460 Kiểu lốp 215/45R17 Kiểu động cơ Xăng Công thức bánh xe 4x2 Hà nội 2013 LỜI NÓI ĐẦU I. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC TÍNH TOÁN SỨC KÉO; Tính toán sức kéo ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết của chúng trong các điều kiện sử dụng khác nhau, phù hợp với các điều kiện đã cho của ô tô. Từ đó để xác định các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng kéo của ô tô như chỉ tiêu vận tốc lớn nhất, góc dốc lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục được, gia tốc lớn nhất của ô tô, quãng đường và thời gian tăng tốc ngắn nhất khi đạt vận tốc là lớn nhất . Các chỉ tiêu trên có thể tìm được khi giải phương trình chuyển động của ô tô bằng phương pháp đồ thị hoặc phương pháp giải tích. Tài liệu tính toán sức kéo ô tô có thể làm tài liệu nghiên cứu cho nhiều đối tượng khác nhau như: Sinh viên cơ khí, thợ sửa chữa ô tô trong các gara cũng như những người có nhu cầu khác… Vì kiến thức còn hạn chế vì vậy tài liệu không thể không có những sai xót vì vậy mong nhận được những đóng góp của thầy giáo cũng như các bạn để tài liệu ngày càng được hoàn thiện. Sinh viên Vũ Đức Trọng Phần I xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ I . Xác định trọng lượng và sự phân bố trọng lượng 1. Trọng lượng xe thiết kế : G = Go + n.[A + Gh] Tong đó : Go : Trọng lượng bản thân của xe Gh: Trọng lượng của hành lý A : Trọng lượng của 1 người n : Số chỗ ngồi trong xe G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô [kG] Vậy ta có: G = 1187 + 5*[70+25 ]= 1662 [kG] 2 .Phân bố tải trọng lên các cầu. Với xe du lịch +TảI trọng phân bố cầu trước: Z01 = 0,6*G = 0,6 * 1662= 997[kG] + Tải trọng phân bố cầu sau Z2 = 0.4*G= 0.4* 1662=665 [kG] 3. Chọn lốp - Lốp có kí hiệu 215/45R17 Þ Bán kính thiết kế của bánh xe : r0 = 215+ *25,4 = 430.9 [mm]= 0.4309[m] Bán kính động và động lực học bánh xe : rđ = rk = l. r0 Chọn lốp có áp suất cao,hệ số biến dạng = 0,95 rk = l. r0 = 0,95*0.4309 = 0.41 [m] II. Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ - Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ của các đại lượng công suất , mô men 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 mô men xoắn Me = f[ne] + Đường xuất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ge = f[ne] 1. Xác định công suất của động cơ theo điều kiện cản chuyển động [mã lực] -Trong dó : G - tổng trọng lượng của ô tô = 1662 KG vmax - vận tốc lớn nhất của ô tô 225[km/h] K- hệ số cản khí động học, chọn K = 0,025 [kG.s2/m4] F - diện tích cản chính diện. F = B.H0 =0.8*1.775*1.46 = 2.07[m2] - hiệu suất của hệ thống truyền lực. chọn = 0,93 f : là hệ số cản lăn của đường [ chọn f0 =0,018 với đường nhựa bê tông tốt ]. Vậy ta có f = f0 [1 + ]= 0.065 Vì v = 225 > 80 km/h. Vậy ta có : Nv= 278 mã lực 2 . Xác định công suất cực đại của động cơ Công suất lớn nhất của động cơ: Nemax= [kW] Trong đó a,b,c là các hệ số thực nghiệm ,với động cơ xăng 4 kỳ: a= b=c =1 l ==1.1 nN =6000v/p : số vòng quay của trục khuỷu động cơ ứng với Nemax= 284 [ mã lực] Với động cơ xăng chọn =1.1 3 . Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. -Tính công suất động cơ ở số vòng quay khác nhau : Sử dụng công thức Lây-Đec-Man: [mã lực] Trong đó Ne max 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. Tính mô men xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với vòng quay ne khác nhau : Me = [kG.m] λ| = là các đại lượng ne và nn đã biết [ với λ| = 0,2; 0,4 … 0,9;1: 1,1] Kết quả tính được ghi ở bảng sau: λ 0.2 0.3 0.5 0.6 0.8 0.9 1 1.1 ne[v/p] 1200 1800 3000 3600 4800 5400 6000 6600 Ne[PS] 65.89 103.09 177.50 211.30 263.55 278.60 284.00 278.04 Me[KG.m] 39.32 41.02 42.38 42.04 39.32 36.95 33.90 30.17 Ta có tỷ lệ xích: mne = [v/p]/mm mNe = [mã lực/mm] mMe = [kG.m]/mm Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Nhận xét : Trị số công suất Nemax ở trên chỉ là phầncông suất động cơ dùng để khắc phục các lực cản chuyển động. Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng them phần công khắc phục các sức cản phụ, quạt gió, máy nén khí,… Vì vậy phải chọn công suất lớn nhất là: Nemax = 1,1xNemax = 1.1*284 =312 [ml] - Hệ số thích ứng của động cơ theo mô men xoắn: k==1,2 Memax=k*MN=1.2*33.9 = 40.7 [KG.m] III. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực chính trong trường hợp tổng quát được xác định theo công thức : it = ih . if . io Trong đó : ih là tỷ số truyền lực chính if là tỷ số truyền của hộp số phụ io là tỷ số truyền của truyền lực chính 1. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính. i0 được xác định trên cơ sở đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại của ô tô ở số truyền cao nhất trong hộp số. i0 = 0,377 . rb= 0,39 m : bán kính động lực học của bánh xe [m]. ihn = 1 : tỷ số truyền của tay số cao nhất vmax : vận tốc lớn nhất của ô tô 160[ km/h]. nv : số vòng quay của động cơ khi ô tô đạt tốc độ lớn nhất if =1 i0 = = 4.53 2. Xác định tỷ số truyền của hộp số 2.1.Xác định tỷ số truyền của tay số 1 Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục đước sức cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động. Theo ĐK chuyển động ta có : Pkmax P +Pw Pkmax : lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động. P: lực cản tổng cộng của đường . Pw : lực cản không khí . Khi ôtô chuyển động ở tay số I ,vận tốc của ôtô nhỏ nên bỏ qua Pw Vậy : Pkmax P=.G .G suy ra : iI f = 0,018 α : góc dốc cực đại của đường =23o Ψmax là hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đường Ψmax = f + tgαmax = 0,065 + tg23o = 0,49 => iI ≥ = 1.45 [1] Mặt khác Pkmax còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường: Pkmax P=mk.G mk.G Theo điều kiện bám ta có : ihI G : trọng lượng phân bố ở cầu chủ động = 0,8 : hệ số bám của mặt đường tốt. rb : bán kính làm việc trung bình của bánh xe . ihI ≤ = 2.38 [2] Từ [1] và [2] ta chọn lấy ih1= 1.9 2.Xác định tỷ số truyền của các tay số trung gian Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo cấp số nhân. Công bội được xác định theo biểu thức; Trong đ: n - số cấp trong hộp số; n= 5 - tỷ sổ truyền tay số 1, ih1 = 1.9 - tỷ số truyền tay số cuối cựng trong hộp số. ih5 =1 1.17 Tỷ số truyền tay số thứ i được xác định theo công thức sau: Trong đó: - - tỷ số truyền tay số thứ i trong hộp số [i=2,...,n-1] Từ hai công thức trên ta sẽ xác định được tỷ số truyền ở các tay số: +Tỷ số truyền của tay số II == 1.62 +Tỷ số truyền của tay số III là :ih3 = =1.39 +Tỷ số truyền của tay số IVlà :ih4 = 1.19 + Tỷ số truyền tay số 5 là : ih5= 1: -Tỷ số truyền tay số lùi : i1= 1,2.ihi= 1,2* 1.9=2.28 Kiểm tra tỷ số truyền tay số lùi theo điều kiện bám Pkl P=G G Theo điều kiện bám ta phải có : ihI ≤ = 2.38 Vậy il = 2.281 , α1> 450 [ quá tải] -Đồ thị nhân tố động lực học Dx [cũn gọi là đồ thị tia] được biểu diễn kết hợp với đồ thị D.Phần bên phải là đồ thị D khi ô tô chở đầy tải ,phần bên trái là đồ thị biểu diễn nhân tố động lực học khi xe chở tải thay đổi Dx hoặc φx [ trục hoành ] , trục tung biểu thị nhân tố động lực học D khi đầy tải. -Lập bảng giá trị nhân tố động lực học ; - Ta có Di = =[ Pki - ]. Bảng 8: Tính đồ thị nhân tố D theo tay số V số 1 22 32 54 65 86 97 108 119 Pk1 768 801 827 821 768 721 662 589 Pw1 1.9 4.1 11.6 16.8 29.4 37.5 46.4 56.4 D1 0.461 0.479 0.491 0.484 0.444 0.411 0.370 0.320 V số 2 25 38 63 76 101 114 126 139 Pk2 655 683 705 700 655 615 564 502 Pw2 2.5 5.7 15.8 23.0 40.6 51.7 63.2 76.9 D2 0.393 0.407 0.415 0.407 0.370 0.339 0.301 0.256 V số 3 29 44 74 88 118 133 147 162 Pk3 562 586 605 600 562 528 484 431 Pw3 3.3 7.7 21.8 30.8 55.4 70.4 86.0 104.5 D3 0.336 0.348 0.351 0.342 0.305 0.275 0.239 0.196 V số 4 34 52 86 103 138 155 172 189 Pk4 481 502 518 514 481 452 415 369 Pw4 4.6 10.8 29.4 42.2 75.8 95.6 117.8 142.2 D4 0.287 0.296 0.294 0.284 0.244 0.214 0.179 0.136 V số 5 41 61 102 123 164 184 205 225 Pk5 404 421 435 432 404 380 348 310 Pw5 6.7 14.8 41.4 60.2 107.1 134.8 167.3 201.5 D5 0.239 0.244 0.237 0.224 0.179 0.148 0.109 0.065 2. Đồ thị nhân tố động lực học Dx khi tải trọng thay đổi PHẦN IV XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG TĂNG TỐC CỦA Ô TÔ I.Xác định gia tốc của ô tô : 1.Biểu thức xác định gia tốc J = *g -Khi ô tô chuyển động trên đường bằng [ α = 0 ] suy ra: Jm = * g Trong đó m chỉ số tương ứng với tỷ số truyền đang tính m = 1 .. - D là nhân tố động học của ô tô khi chở đủ tải. - djm hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay được tính theo công thức sau: djm = 1,04 + 0,05.i2hm Bảng 10: Tính giá trị của gia tốc theo tỷ số truyền và vận tốc V số 1 22 32 54 65 86 97 108 119 D1 0.461 0.479 0.491 0.484 0.444 0.411 0.37 0.32 f 0.018 0.018 0.018 0.018 0.025 0.027 0.029 0.031 j1 3.557 3.702 3.798 3.742 3.366 3.086 2.740 2.320 V số 2 25 38 63 76 101 114 126 139 D2 0.393 0.407 0.415 0.407 0.37 0.339 0.301 0.256 f 0.018 0.018 0.018 0.018 0.027 0.030 0.033 0.036 j2 3.143 3.260 3.327 3.260 2.871 2.589 2.248 1.845 V số 3 29 44 74 88 118 133 147 162 D3 0.336 0.348 0.351 0.342 0.305 0.275 0.239 0.196 f 0.018 0.018 0.018 0.025 0.031 0.034 0.038 0.042 j3 2.744 2.848 2.874 2.734 2.366 2.077 1.735 1.326 V số 4 34 52 86 103 138 155 172 189 D4 0.287 0.296 0.294 0.284 0.244 0.214 0.179 0.136 f 0.018 0.018 0.025 0.028 0.036 0.040 0.045 0.051 j4 2.375 2.455 2.377 2.262 1.840 1.534 1.180 0.750 V số 5 41 61 102 123 164 184 205 225 D5 0.239 0.244 0.237 0.224 0.179 0.148 0.109 0.065 f 0.018 0.018 0.028 0.032 0.043 0.049 0.057 0.065 j5 1.989 2.034 1.884 1.728 1.225 0.888 0.469 0.001 - Đồ thị gia tốc 2.Lập đồ thị xác định gia tốc của ô tô Nhận xét: Vmax = 225km/h - Ở tốc độ của ô tô Jvmax = 0 vì xe không còn khả năng tăng tốc. - Do ảnh hưởng của hệ số di1 nên j2 [gia tốc ở tay số 2] > j1 [gia tốc ở tay số 1]. II. Xác định thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc. 1. Biểu thức xác định thời gian tăng tốc - Từ CT : j = suy ra dt = - Suy ra:Khoảng thời gian tăng tốc từ v1 v2 của ô tô là: t1,2=.dv - Bảng giá trị gia tốc ngược V số 1 22 32 54 65 86 97 108 119 j1 3.557 3.702 3.798 3.742 3.366 3.086 2.74 2.32 1/j1 0.281 0.270 0.263 0.267 0.297 0.324 0.365 0.431 V số 2 25 38 63 76 101 114 126 139 j2 3.143 3.26 3.327 3.26 2.871 2.589 2.248 1.845 1/j2 0.318 0.307 0.301 0.307 0.348 0.386 0.445 0.542 V số 3 29 44 74 88 118 133 147 162 j3 2.744 2.848 2.874 2.734 2.366 2.077 1.735 1.326 1/j3 0.364 0.351 0.348 0.366 0.423 0.481 0.576 0.754 V số 4 34 52 86 103 138 155 172 189 j4 2.375 2.455 2.377 2.262 1.84 1.534 1.18 0.75 1/j4 0.421 0.407 0.421 0.442 0.543 0.652 0.847 1.333 V số 5 41 61 102 123 164 184 205 225 j5 1.989 2.034 1.884 1.728 1.225 0.888 0.469 0 1/j5 0.503 0.492 0.531 0.579 0.816 1.126 2.132 …. -Đồ thị gia tốc ngược 3. Thời gian tăng tốc của ô tô. Áp dụng phương pháp tính gần đúng chia đồ thị 1/j thành k phần với : : là thời gian tăng tốc từ Với Suy ra thời gian tăng tốc toàn bộ : là số khoảng chia vận tốc từ là vận tốc trung bình thứ i : là vận tốc tại thời điểm i [ km/h] là vận tốc tại thời điểm i-1 [ km/h] 4.Quãng đường tăng tốc của ô tô Biểu thức tính quãng đường tăng tốc Áp dụng công thức tính quãng đường : Từ phương pháp tính gần đúng ta có : Chia vận tốc từ thành n khoảng ta có : Trong đó : là quãng đường tăng tốc được trong khoảng thời gian : giá trị trung bình của vận tốc tại thời điểm thứ i Tổng quãng đường tăng tốc : Bảng 12: Tính giá trị thời gian và quãng đường tăng tốc tay số 1 Vi-1- Vi 0 22 22÷54 54÷86 Jtb 0 1.78 3.68 3.58 ∆t 0 3.4 2.4 2.5 0 3.4 5.8 8.3 ∆s 0 37 91 175 0 37 128 303 tay số 2 Vi-1- Vi 86÷101 101÷114 114÷126 Jtb 3.12 2.73 2.42 ∆t 1.3 1.3 1.4 9.6 10.9 12.3 ∆s 122 140 168 425 565 733 tay số 3 Vi-1- Vi 126÷133 133÷147 ÷ Jtb 2.16 1.91 ∆t 0.9 2.1 13.2 15.3 ∆s 117 294 850 1144 tay số 4 Vi-1- Vi 147÷155 155÷172 ÷ Jtb 1.63 1.36 ∆t 1.4 3.5 16.7 20.2 ∆s 211 572 1355 1927 tay số 5 Vi-1- Vi 172÷184 184÷205 205÷215 Jtb 3.23 0.68 0.36 ∆t 1.1 8.6 7.7 21.3 29.9 37.6 ∆s 196 1673 1617 2123 3796 5413 37.6 [s]; 5413[m] 5. Đồ thị thời gian tăng tốc và quáng đường tăng tốc Nhận xét: Vì trong quá trình tính toán còn có cả thời gian và quãng đường sang số. Nên trong quá trình vẽ đồ thị ta nên bỏ qua các thời gian va quãng đường đó. KẾT LUẬN Việc tính toán động lực kéo của ô tô chỉ có ý nghĩa về mặt lí thuyết do tính tương đối của các phép tính,và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán không chính xác so với thực tế.Trong thực tế ,việc nghiên cứu đánh giá chất lượng kéo của ô tô được thực hiện trên đường hoặc trên các bệ thử chuyên dùng. ***************************************