Bài Tập Lớn Môn Lý Thuyết Ô Tô TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA ÔTÔ CON

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

(Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

Bài liên quan:Bài tập lớn môn Đầu tư tài chính: Phân tích danh mục đầu tư của hai công ty Phân bón và hóa chất dầu khí và công ty cổ phần tập đoàn Masan

[toc]

[pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/02/B%C3%A0i-T%E1%BA%ADp-L%E1%BB%9Bn-M%C3%B4n-L%C3%BD-Thuy%E1%BA%BFt-%C3%94-T%C3%B4-T%C3%8DNH-TO%C3%81N-S%E1%BB%A8C-K%C3%89O-C%E1%BB%A6A-%C3%94T%C3%94-CON.pdf[/pdfviewer]

Tải ngay bản PDF tại đây: Bài Tập Lớn Môn Lý Thuyết Ô Tô TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA ÔTÔ CON

LỜI NÓI ĐẦU

1. 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.

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 + n.Gh

Trong 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 = 1450+ 5*60+5*25 = 1875 (kG)

          2 .Phân bố tải trọng lên các cầu.

Với xe du lịch :  theo số liệu cho trước ta có:

+Tải trọng phân bố cầu trước:

Z₁ = 0,42*G =  0,42* 1875= 787.5(kG)

+Tải trọng phân bố cầu sau:

Z₂ = 0.58*G= 0.58* 1775=1087.5(kG)

3. Chọn lốp

– Lốp có kí hiệu 195/60Z14

Þ Bán kính thiết kế của bánh xe :

r₀ = 195+  *25,4 = 372.8 (mm)= 0.3782(m)

Bán kính động và động lực học bánh xe : r_b = r_k = l. r₀

Chọn lốp có áp suất cao,hệ số biến dạng  = 0,95

r_k = l. r₀ =  0,95*0.3782  = 0.35 (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 N_e = f(n_e)

+ Đường mô men xoắn M_e = f(n_e)

+ Đường xuất tiêu hao nhiên liệu của động cơ g_e = f(n_e)

1. Xác định công suất của động cơ theo điều kiện cản chuyển động

; (W)

-Trong dó  : G – tổng trọng lượng của ô tô = 1875 KG

v_max – vận tốc lớn nhất của ô tô 309 (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*1.6*1.5 = 1.92(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 tốt ).

Vậy ta có f  = f₀ (1 + )= 0.1164 Vì v = 309 > 80( km/h.)

Vậy ta có :

N_v= ( mã lực)

Error! No bookmark name given.

2 . Xác định công suất cực đại của động cơ

Công suất lớn nhất của động cơ:   N_emax=        (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

Chọn  n_N  =5000v/p  : số vòng quay của trục khuỷu động cơ ứng với N_emax= 719 ( 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 N_{e max} và N_n là công suất cực đại và số vòng quay tương ứng.

N_e và n_e 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

n_e khác nhau :   M_e = (kG.m)

λ^| =  là các đại lượng n_e và n_n đã biết ( với λ^| = 0,2; 0,4 … 0,9;1: 1,1)

Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.

( vẽ trên giấy Ao kẻ ly)

Nhận xét :

Trị số công suất N_emax­ ở trên chỉ là phần công suất động cơ dùng để khắc phục các lực cản chuyển động. Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng thêm phần công khắc phục các sức cản phụ, quạt gió, máy nén khí,… Vì vậy phải chọn công suất lớn nhất là:

N_emax = 1,1*N_emax = 1.1*704=719(mã lực)

–  Hệ số thích ứng của động cơ theo mô men xoắn:

k==1,2   M_emax=k*M_N=1.2*103 = 123.6 (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 :

i_t = i_h . i_f . i_o

Trong đó : i_h là tỷ số truyền lực chính

i_f là tỷ số truyền của hộp số phụ

i­_o 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 =

r_b= 0,35 m     : bán kính động lực học của bánh xe (m).

i_hn = 1 : tỷ số truyền của tay số cao nhất

v_max  : vận tốc lớn nhất của ô tô  309( km/h).

n_v : số vòng quay của động cơ khi ô tô đạt tốc độ lớn nhất

i_pc =1.3

i₀ =  0.377.=1.8

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 được 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 :

P_kmax  P +P_w

P_kmax : lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ  động.

P: lực cản tổng cộng của đường .

P_w     : lực cản không khí .

Khi ô tô chuyển động ở tay số I ,vận tốc của ôtô nhỏ nên bỏ qua P_w

Vậy :  P_kmax  P=.G

.G

suy ra :       i_I

f = 0,018

α : góc dốc cực đại của đường =10^o

Ψ_max là hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đường

Ψ_max = f + tgα_max = 0.1164+ tg10^o = 0.29

• i_h1 ≥ =15 (1)

-Mặt khác P_kmax còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường:

P_kmax   P=m_k.G

m_k.G

Theo điều kiện bám ta có :

i_hI

G  : trọng lượng phân bố ở cầu chủ động

= 0,8  : hệ số bám của mặt đường tốt.

r_b : bán kính làm việc trung bình của bánh xe .

i_h1 ≤     = 1.84(2)

Từ (1) và (2) ta chọn lấy  i_h1= 1.50

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= 6

– tỷ sổ truyền tay số 1, i_h1 = 1.50

– tỷ số truyền tay số cuối cùng trong hộp số. i_h6 =1

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

=

+Tỷ số truyền của tay số III là :ih3 =

+Tỷ số truyền của tay số IVlà :ih₄ = 1.19

+ Tỷ số truyền tay số 5 là : i_h5 =1.10

+ Tỷ số truyền tay số 6 là :1

-Tỷ số truyền tay số lùi : i₁= 1,2.i_hi= 1,2* 1.50=1.8

Kiểm tra tỷ số truyền tay số lùi theo điều kiện bám P_kl   P=G

G

Theo điều kiện bám ta phải có :

i_hI ≤     = 1.84

Vậy i_l  1.8 < 1.84  là thỏa mãn điều kiện.

Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số :

Bảng 2: bảng tỷ số truyền của các tay số

3 ) Lập bảng xác định vận tốc của ô tô tương ứng với từng số truyền.

V_m = 0.377

PHẦN II

XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÁC CHỈ TIÊU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ

I. Cân bằng công suất của ô tô

1. Phương trình cân bằng công suất

Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động

N_k = N_f  N _i N +N_w

Công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động

N_k = N_e – N_r = N_e . = N_e .

N_r công suất tiêu hao cho tổn thất cơ khí trong hệ thống truyền lực

= 0,89 hiệu suất truyền lực.

N_f  công suất tiêu hao cho lực cản lăn.

N_f =  G.f.cos.

• Công suất tiêu hao cho lực cản của không khí

N_w =

– N_j   Công suất tiêu hao cho lực cản quán tính  khi tăng tốc .

N= .

Trong đó :     j : gia tốc của ôtô.

v : vận tốc chuyển động của ôtô.

: hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay.

g : gia tốc trọng trường.

Tuy nhiên trong phương trình chỉ cần xác định thanh phần N_k ,N_f,N_w

Ta thấy đường biểu diễn N_f là đường bậc nhất qua gôc tọa độ nên chỉ cần xác định 2 điểm.

N_f0 = 0 và

• Đương biểu diễn đồ thị N_w là đường cong
• Các đồ thị N_k-v theo các số truyền .

Bảng 4: Tính công suất của động cơ

–  Xét ô tô chuyển động trên đường bằng : N_c = N_f + N_w

• Ta có bảng tính sau :

Bảng 5: Tính công cản của động cơ  

2. Đồ thị cân bằng công suất (vẽ trên giấy Ao kẻ ly)

Nhận xét:

Trên đồ thị, đoạn nằm giữa N_k và (N_f + Nw) là công suất dư. Công suất dư này để khắc phục các công cản công lên dốc, công suất cản tăng tốc.

II.Xác định chỉ tiêu về  lực kéo của ô tô:

1. Phương trình cân bằng lực kéo:

P_ki = P_f  P_i P + P_w

P_k : Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động,    P_ki =    ( kG ).

• P_f : Lực cản lăn, P_f =f.G.cos.
• P_i : Lực cản lên dốc . P_i =G.sin.
• P_w : Lực cản không khí, P_w=.
• P: Lực cản quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định),

P_j =  .

: Góc dốc của đường .

• i=tg:Độ dốc của đường .
• f : Hệ số cản lăn của đường .

Bảng 6: Tính lực kéo P_K theo tốc độ ô tô

Bảng 7:Tính các loại lực cản theo tốc độ của ô tô

+)   P_ki =

Trong đó :     p_ki :lực kéo tương ứng ở cấp số i

i_i   : tỷ số truyền của cấp số i

i₀  :tỷ số truyền lực chính.

V_i  : vận tốc chuyển động của ô tô theo số vòng quay                                              của trục khuỷu động cơ khi ôtô chuyển động ở cấp số i .

Lực cản lăn P_f được xác định như sau :

Với v ≤ 80 km/h thì f = f_o = 0,018

P_f = G.f đồ thị là đường thẳng song song với trục hoành.

Với v ≥ 80km/h thì f = 0,018 (1+) đồ thị có dạng đường cong bậc 2

2. Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô (vẽ trên giấy Ao kẻ ly)

Nhận xét:

Trục tung biểu diễn lực P_k, P_f, P_w. Trục hoành biểu diễn vận tốc của ô tô theo km/h.

* Đường P_K6 (lực kéo khi xe chạy ở số truyền 6) cắt nhau với đường biểu diễn lực cản (P_f, P_w) tại A dóng xuống ta được V_max =309  km/h

Đồ thị P_f là đường thẳng // với trục hoành khi V < 80km/h và là đường cong bậc 2 khi V > 80km/h.

Khoảng cách từ P_f + P_w đến P_ki là lực kéo dư để khắc phục các lực cản khác.

3. Giới hạn của đồ thị D theo điều kiện bám

Ψ ≤ D ≤ D_φ

Trong đó Ψ = f ± tgα

D ≥ Ψ là điều kiện cần thiết khi ô tô chuyển động ở vận tốc của các số truyền khác nhau ( trường hợp không tăng tốc )

• Điều kiện D ≤ D_φ là giới hạn của nhân tố động lực học D theo điều kiện bám. D_φ được xác định theo biểu thức :
• D_φ = = –

PHẦN III

XÂY DỰNG ĐỒ THỊ D_X

1.Biểu thức xác định D_x

-Trong thực tế ô tô có thể làm việc với tải trọng thay đổi khi đó ta có biểu thức xác định nhân tố động lực học như sau :

D_x =  (1)

mặt khác ta có      D  = (2)

từ 1 và 2 suy ra : D_x.G_x = D.G

= = tgα₁

-Trong đó : α₁ là góc nghiêng biểu thị tỷ số giữa tải trọng của xe đang tính với khối lượng toàn bộ của xe

– G_x : Khối lượng của ô tô ở tảI trọng đang tính G_x = G_o + G_ex

– Khối lượng của ô tô ở trạng tháI không tải

– G_ex : Tải trọng của ô tô ở trạng thái đang tính

– Trị số của α₁ được biểu diễn theo các góc thứ nguyên ( 0⁰) khi :

G_x < G suy ra tgα₁ < 1 , α₁<45⁰ ( non tải)

G_x = G suy ra tgα₁ =1 , α₁= 45⁰ ( đầy tải)

G_x > G suy ra tgα₁ >1 , α₁> 45⁰ ( quá tải)

-Đồ thị nhân tố động lực học D_x (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 D_x hoặc φ_x ( 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 D_i = =( P_ki – ).

Bảng 8: Tính đồ thị nhân tố D theo tay số

2. Đồ thị nhân tố động lực học D_x khi tải trọng thay đổi

                                     (vẽ trên giấy Ao kẻ ly).

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:

J_m = * 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.

– d_jm hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay được tính theo công thức sau:      d_jm = 1,05+ 0,05.i²_hm

Bảng 10: Tính giá trị của gia tốc theo tỷ số truyền và vận tốc

– Đồ thị gia tốc(vẽ trên giấy Ao kẻ ly).

2.Lập đồ thị xác định gia tốc của ô tô

Nhận xét:  V_max =  309 km/h

– Ở tốc độ của ô tô J_vmax = 0 vì xe không còn khả năng tăng tốc.

– Do ảnh hưởng của hệ số d_i1 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 d_t =

– Suy ra:Khoảng thời gian tăng tốc từ v₁ v₂ của ô tô là:

t_1,2=.dv

– Bảng giá trị gia tốc ngược

-Đồ thị gia tốc ngược  ( vẽ trên giấy Ao kẻ ly ).

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

1. 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

 37.6 (s);  5413(m)
5. Đồ thị thời gian tăng tốc và quáng đường tăng tốc ( vẽ trên giấy Ao kẻ ly ).

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.

***************************************************************

Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

Bài Tập Lớn Thiết Kế Ô TÔ

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

(Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

Bài liên quan:Bài Tập Lớn Tính Toán Sức Kéo Ô Tô Du Lịch

[toc]

[pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/02/B%C3%A0i-T%E1%BA%ADp-L%E1%BB%9Bn-Thi%E1%BA%BFt-K%E1%BA%BF-%C3%94-T%C3%94.pdf[/pdfviewer]

Tải ngay bản PDF tại đây: Bài Tập Lớn Thiết Kế Ô TÔ

Đề bài: Tính toán bền của bán trục giảm tải một nữa.

Các thông số cho trước:

• Chiều rộng cơ sở của xe: B = 2185 mm = 2,185 m
• Chiều cao của trọng tâm xe: h_g = 1478 mm = 1,478 m
• Hệ số bám ngang φ₁ = 0,98
• Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm bạc đạn b= 5 mm =  m
• Tải trọng tĩnh tác dụng lên cầu sau G₂ = 108.10³ N
• Đường kính bán trục tại mặc cắt nguy hiểm D = 160 mm = 0,16 m
• Bán kính bánh xe r_b = 520 mm = 0.52 m
• Momen xoắn cực đại của động cơ Me_max = 1452 N.m
• Hệ số tải trọng dộng k_đ = 2
• Tỉ số truyền tay số 1: i_h1 = 6,814
• Tỉ số truyền truyền lực chính: i_o = 3,153
• Hệ số bám dọc φ = 0,8

PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN BÁN TRỤC.

Trong đó:

• Z₁ , Z₂ : phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe trái và phải.
• Y₁ ,Y₂ : phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trái và phải.
• X₁ , X₂ : phản lực của lực vòng truyền qua các bánh xe chủ động. lực X₁, X₂  sẽ thay đổi chiều phụ thuộc vào bánh xe đang chiệu lực kéo hay lực phanh ( X_K hay X_P) , lực X = X_max khi xe chạy thẳng.
• m₂.G₂ : lực thẳng đứng tác dụng lên cầu sau.
• m₂ : hệ số thay đổi trọng lượng tác dụng lên cầu sau phụ thuộc vào điều kiện chuyển động.
• Trường hợp xe đang truyền lực kéo : m₂ = m

Ta đang tính co xe buýt nên chọn  m₂ = m_2k  = 1,2

• Trường hợp xe đang phanh : m₂ = m_2p=0.9

Ta đang tính cho xe buýt nên chọn  m₂ = m_2p  = 0,81

• Y : lực quán tính phát sinh khi xe chuyển động trên đường nghiêng hoặc đang quay vòng. Lực nầy đặt ở độ cao trọng tâm xe.

PHẦN 2: TÍNH TOÁN BÁN TRỤC GIẢM TẢI MỘT NỮA

Sơ đồ bán trục giảm tải một nữa như hình trên.

• Trường hợp1 : X_i = X_imax ; Y = 0 ; Z₁ = Z₂

Mômen uốn do X1, X2 gây nên trong mặt phẳng nằm ngang:

M_ux1 = M_ux1 = X₁.b = X₂.b

Mômen xoắn do X1, X2 gây nên:

M_x1 = M_x1 = X₁.r_bx = X₂.r_bx

Nếu đặt giữa bên ngoài nữa trục và vỏ cầu không phải là một mà là 2 ổ bi cạnh nhau thì khoảng cách b sẽ được lấy đến giữa ổ bi ngoài.

Mômen uốn do Z₁, Z₂ gây nên trong mặt phẳng thẳng đứng:

M_uz1 = M_uz1 = Z₁.b = Z₂.b

• Khi truyền lực kéo cực đại:
• Ứng suất uốn tại tiết diện ổ bi ngoài với tác dụng đồng thời của các lực X₁, Z₁ đối với nữa trục bên trái và X₂, Z₂ đối với nữa trục bên phải:

Trong đó :

d : Đường kính bán trục tại mặc cắt nguy hiểm.

X₁, X₂, Z₁,Z₂ tính bằng [MN].

Thay các biểu thức X₁, X₂, Z₁,Z₂ đã tính khi truyền lực kéo cực đại trong trường hợp 1, ta có:

• Ứng suất tổng hợp cả uốn và xoắn là:

Đối với nữa trục bên phải cũng tính tương tự như nữa trục bên trái.

• Khi truyền lực phanh cực đại:

Thay các biểu thức X₁, X₂, Z₁,Z₂ đã tính khi truyền lực phanh cực đại trong trường hợp 1, ta có:

• Trường hợp 2: X_i = 0 (X₁= X₂ = 0), Y = Y_max = m₂G_{2 ;} Z₁ ≠ Z₂ ( xe bị trượt ngang, m₂ = 1, φ₁=0,98 ).

Lúc này nữa trục bị uốn, kéo và nén, tuy nhiên ứng suất nén và  kéo tương đối nhỏ nên ta bỏ qua trong lúc tính toán. Nữa trục bên phải sẽ chịu tổng số 2 mô men uốn sinh ra do Z₂ và Y₂ sinh ra. Nữa trục bên trái sẽ chịu hiệu số 2 mô men uốn sinh ra do Z₁ và Y₁.

Trong đó:

• Mu1 : Mô men uốn của nữa trục bên trái tại vị trí bạc đạn ngoài.
• Mu2 : Mô men uốn của nữa trục bên phải tại vị trí bạc đạn ngoài.

Thay các giá trị , Y1, Y2, Z1, Z2 từ các biểu thức đã tính trong trường 2 ở trên. Sau đó laạp tỷ số   để xem M_u1 > M_u2 hay M_u1 < M_u2.

Nếu M_u1 > M_u2 thì nữa trục sẽ tính theo M_u1. Ngược lại nếu M_u1 < M_u2 thì nữa trục sẽ tính theo M_u2.

Trong thực tế b nhỏ hơn rất  nhiều so với r_b và h_g. bởi vậy cho nên:

Cho nên trong trường hợp nầy ta tính theo M_u1:

=154,722695[MN/m²]

• Trường hợp 3: X_i = 0; Y = 0; Z_i = Z_imax=k_đ

Lúc này các nữa trục chỉ uốn, mô men uốn:

Ứng suất uốn tại tiết diện bạc đạn ngoài:

=1,318359[MN/m²]

Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

Bài Tập Lớn Tính Toán Sức Kéo Ô Tô Du Lịch

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

(Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

Bài liên quan: Bài tập lớn Trí tuệ nhân tạo: Xây dựng hệ chuyên gia tư vấn mua điện thoại di động

[toc]

[pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/02/B%C3%A0i-T%E1%BA%ADp-L%E1%BB%9Bn-T%C3%ADnh-To%C3%A1n-S%E1%BB%A9c-K%C3%A9o-%C3%94-T%C3%B4-Du-L%E1%BB%8Bch.pdf[/pdfviewer]

Tải ngay bản PDF tại đây: Bài Tập Lớn Tính Toán Sức Kéo Ô Tô Du Lịch

LỜI NÓI ĐẦU

Ôtô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cá nhân cũng như vận chuyển hành khách, hàng hoá rất phổ biến. Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ôtô trong xã hội, đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực  phục vụ trong nghành công nghiệp ôtô nhất là trong lĩnh vực thiết kế.

Sau khi học xong giáo trình ‘‘ Lý thuyết ôtô -máy kéo ’’ chúng em được tổ bộ môn giao nhiệm vụ làm bài tập lớn môn học. Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán, thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc. Nhưng với sự quan tâm, động viên, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo HOÀNG VĂN THỨC,  và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành bài tập lớn trong thời gian được giao. Qua bài tập lớn này giúp sinh viên chúng em nắm được phương pháp thiết kế tính toán ôtô mới như : chọn công suất của động cơ, xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ, xác định tỷ số truyền và thành lập đồ thị cần thiết để đánh giá chất lượng động lực học của ôtô máy kéo, đánh giá các chỉ tiêu của ôtô-máy kéo sao cho năng suất là cao nhất với giá thành thấp nhất. Đảm bảo khả năng làm việc ở các loại đường khác nhau, các điều kiện công tác khác nhau. Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô.

Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy, các bạn để em có thể hoàn thiện bài tập lớn của mình hơn và cũng qua đó rút ra được những kinh nghiệm qúi giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này.

Em xin chân thành cảm ơn !

A : Thuyết minh:

B: Trình tự tính toán:

I: Xác định toàn bộ trọng lượng ôtô;

Đây là loại xe ôtô du lịch chuyên lưu thông trên các loại đường, có công thức tính toán toàn bộ khối lượng xe như sau:

G= G₀ + n_cG_n +G_h

Trong đó: G₀ – trọng lượng bản thân ôtô

n_c – số chổ ngồi trong xe ôtô (cả người lái)

G_n­– trọng lượng trung bình của mỗi người

G_h­ – trọng lượng hành lý

k -Đối với loại xe này ta chọn : G₀= 2145kg

n_c= 7

G_n= 65 kg

G_h­ =70 kg

– Vậy ta có : G= 2145 + 5.65 +70 = 2670kg

II: Chọn lốp

Đối với loại xe này trọng lượng đặt lên bánh xe là 2670 kg ở ôtô du lịch trọng   lượng phân bố ra cầu trước và cầu sau gần như là bằng nhau, ở loại xe này ta chọn khối lượng phân bố vào cầu trước là 48,8% , vào cầu sau là 51,2%. Như vậy  khối lượng đặt vào cầu trước và cầu sau gần như là tương đương.

Trọng lượng phân bố ra cầu trước: 1303 kg

Trọng lượng phân bố ra cầu sau là: 1367 kg

Do đó lốp trước và lốp sau ta sẽ chọn cùng một loại lốp và theo thông số lốp sau:

• Bánh trước : 225/70 R 19
• Bánh sau : 225/55 R 19

III. Xác định công suất cực đại của động cơ (tối sửa)

Xác định công suất của động cơ ứng với tốc độ cực đại của động cơ (N_ev).

Trong đó: – Hiệu suất truyền lực

K – Hệ số cản khí động học (KG.s­­­_­­­­­­­­­­­­²/m⁴)

F  – Diện tích cản chính diện. (m²)

V_max – Vận tốc cực đại của ôtô .( m/s)

G – Trọng lượng toàn bộ ôtô, KG

f – Hệ số cản lăn của mặt đường

*Các thông số lựa chọn:

1. – Hiệu suất truyền lực chính

Để đánh giá sự tổn thất năng lượng trong hệ thống truyền lực người ta dùng hiệu suất trong hệ thống truyền lực () là tỷ số giữa công bánh xe chủ động và công suất hữu ích của động cơ, thường được xác định bằng công thức thực nghiệm. Khi tính toán ta chọn theo loại xe như sau:

xe du lịch: = 0,90…..0,93  nên ta chọn = 0,93

b, K – Hệ số cản khí động học :

Hệ số cản khí động học phụ thuộc vào mật độ không khí, hình dạng chất lượng bề mặt của ôtô (KG.s­­­_­­­­­­­­­­­­²/m⁴). K được xác định bằng thực nghiệm:

Đối với xe du lịch: đối với ôtô con thùng xe không có mui

K= 0,04…..0,05  ( kG.s²/m⁴)

ta chọn K=0,04   ( kG.s²/m⁴)

c, F  – Diện tích cản chính diện

Diện tích cản chính diện của ôtô là diện tích hình chiếu của ôtô lên mặt phẳng vuông góc với trục dọc của xe ôtô (m²). Việc xác định diện tích có nhiều khó khăn, để đơn giản trong tính toán người ta dùng công thức gần đúng sau:

Đối với xe ôtô con:  F= m B₀.H₀ (m²)

Trong đó: B₀ – Chiều rộng toàn bộ của ôtô (m)

H₀ – Chiều cao toàn bộ của ôtô (m)

Ta chọn các thông số là: B₀ =1,983 (m) xe du lịch 7 chỗ ngồi

H₀ = 1,69 (m) , xe du lịch 7 chỗ

Do đó F =2,681 (m²)

-Các thông số đã cho: V_max= 240 km/h =66,68 (m/s)

f = 0,012

áp dụng công thức ta có:

Căn cứ vào loại động cơ để tìm công suất cực đại của nó

(CV)

Trong đó : a,b,c    -Các hệ số thực nghiệm, đối với động cơ xăng ta chọn: a = b =c = 1

Đối với động cơ xăng không có bộ phận hạn chế số vòng quay ta chọn

= 1,1

IV. Xác định thể tích công tác của động cơ

Thể tích công tác của động cơ được tính theo công thức sau:

Trong đó:

p_eN – áp suất hữu ích trung bình ứng với công suất lớn nhất của động cơ

p_eN = 0,45 – 0,6   (Mpa)   chọn p_eN= 0,45 Mpa

đổi sang đơn vị  (pa): p_eN = 0,45.10⁶ pa

n_N – số vòng quay của động cơ ứng với công suất lớn nhất

z – số kỳ của động cơ

N_emax = 118,98 (kw)

Vậy :

Sau khi xác định được N_emax, V_c căn cứ vào loại động cơ có sẵn trên thị trường để chọn loại động cơ phù hợp hoặc đặt chế tạo loại động cơ mới.

V. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

Tỷ số truyền lực chính (i₀) được xác định đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại của ôtô ở số truyền cao nhất trong hộp số. (i₀ ) được xác định theo công thức:  i₀ =

Trong đó: n_v­ –tốc độ vòng quay trục khuỷu động cơ khi đạt vận tốc lớn nhất(v/ph)

r_b – bán kính của bánh xe (m)

i_pc– tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối ở tỷ số truyền cao  nhất

i_hn­- tỷ số truyền cao nhất trong hộp số

V_max– vận tốc lớn nhất của ôtô (km/h)

Thông số cho trước :V_max= 240 (km/h)

Thông số lựa chọn:

+ i_hn=1

+ r_b :bán kính của bánh xe. Khi tính toán sức kéo đối tượng nghiên cứu không phải là bánh xe thì ta có thể coi gần đúng:

r_b= r₀  (*)

Trong đó: r₀– bán kính thiết kế của bánh xe

– hệ số kể đến sự biến dạng của lốp đối với lốp có áp xuất cao ta chọn:  = 0,950

mà:     r₀= .25,4  (mm)

với: B=8,9 -là bề rộng của lốp (inch)

d=19 -là đường kính vành bánh xe (inch)

thay vào (*) ta có bán kính làm việc trung bình của bánh xe

r_k= r_b= 0,467.0,95=0,44(m)

Mặt khác:

Ta có: n_v= .n_N     (v/p)

Trong đó:

-n_N số vòng quay trục khuỷu ứng với công suất lớn nhất (v/ph)

– đối với động cơ xăng không hạn chế số vòng quay thì =1-1,1, ta chọn = 1,1

Suy ra: n_v=1,1.5800 =  6380 (v/ph)

Vậy:

(do xe không có hộp số phụ nên ta không tính i_pc trong này)

VI. Xác định tỷ số truyền của hộp số và hộp số phụ (nếu có)

1.  Xác định tỷ số truyền của hộp số

1. Xác định tỷ số truyền của tay số 1

Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định dựa trên cơ sở đảm bảo khắc phục được sức cản lớn nhất của mặt đường mà không bị trượt:

p_max  ≤  p_kl  ≤  p

Do đó i_hl được xác định theo điều kiện cản chuyển động;

i_hl=

Trong đó :

­  _max –hệ số cản cực đại của đường mà ôtô có thể khắc phục được

G       -trọng lượng toàn bộ của xe  (kg)

r_b     – bán kính của bánh xe

M_emax– mô men xoắn cực đại của động cơ

i₀       – tỷ số truyền của truyền lực chính

i_pc     – tỷ số truyền số truyền cao của hộp số phụ

_tl    – hiệu suất truyền lực

+ Các thông số đã cho: M_emax = 40 kg.m = 400Nm  (xe tham khảo BMW X6)

+ Các thông số lựa chọn:

_max   = 0,43

_tl  = 0,93

+Các thông số đã tính toán trong các phần trên:

G  = 2670 (kg)

r_b  =  0,467 (m)

i₀  =  4,25

Thay các thông số vào công thức ta được:

(do xe không có hộp số phụ nên ta không tính i_pc trong công thức này)

Mặt khác lực kéo cực đại của ôtô bị hạn chế bởi điều kiện bám cho nên khi tính i_hl xong ta phải kiểm tra lại theo điều kiện bám:

i_hl≤

Trong đó : m_p– hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu chủ động khi truyền lực kéo

Đối với cầu trước: m_p=0,8 – 0,9     chọn m_p= 0,9

Đối với cầu sau   :  m_p= 1,1- 1,2

G- trọng lượng phân bố lên cầu chủ động

Đối với loại xe này trọng lượng phân bố lên cầu trước khi có tải là:                        G_b1=1303  kg , cầu sau G_b2=1367 kg

–  hệ số bám cực đại giữa lốp với đường

có thể chọn trong khoảng: 0,6 – 0,8   chọn =0,8

Vậy ta kiểm tra điều kiện bám:

3,39 = i_hl≤  =   = 5,6

• i_hl=4,53 => Đảm bảo yêu cầu

1. Tỷ số truyền trung gian.

* phương pháp phân phối theo cấp số nhân

Công bội được xác định theo biểu thức:

q= =

Trong đó: n –số cấp trong hộp số

i_hl– tỷ số truyền tay số 1

i_hn– tỷ số truyền tay số cuối cùng trong hộp số

Tỷ số truyền của tay số thứ i được xác định theo công thức sau:

i_hi­ =  =

Trong đó: i_hi­ –tỷ số truyền tay số thứ i trong hộp số (i=2,3…….n-1)

suy ra: i₂= 3,3

i₃= 2,48

i₄=1,84

i₅=1,36

i₆=1

* Tỷ số truyền của số cao nhất trong hộp số:

Đối với hộp số có số truyền thẳng: i=1

Đối với hộp số có số truyền tăng, chọn i_hn trong khoảng i_hn= 0,8…..0,9. Khi sử dụng số truyền tăng phải tính kiểm tra lại động lực học xem ở tỷ số truyền tăng công suất kéo có đủ hay không

* Tỷ số truyền số lùi: (i_l)

Tỷ số truyền số lùi trong hộp số thường được chọn trong khoảng

i_l = (1,1………1,3)i_hl

Trong đó: i_hl– tỷ số truyền tay số 1

Đối với xe này ta chọn tỷ số truyền số lùi như sau:

i_l = 1,3.3,59 = 5,9

Chú ý:   Khi chọn tỷ số truyền số lùi ta phải kiểm tra lại điều kiện bám

 VII: Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ xăng không có bộ phận hạn chế số vòng quay.

Những động cơ không có bộ phận hạn chế số vòng quay thường được đặt trên những ôtô du lịch và ở một số xe tải tải trọng nhỏ

Đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ thử, khi cho động cơ làm việc ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là mở bướm ga hoàn toàn ta sẽ nhận được đường đặc tính ngoài của động cơ, nếu bướm ga mở ở các vị trí khác nhau sẽ cho ta các đường đặc tính cục bộ. Như vậy ứng với mỗi loại động cơ sẽ có một đường đặc tính ngoài nhưng sẽ có rất nhiều đường đặc tính cục bộ.

Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài bằng thực nghiệm,ta có thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ công thức thực nghiệm của S.R.Lây Đecman.

Công suất tại số vòng quay n_e của động cơ:

N_­e= N_max.

Trong đó:N_e– công suất hữu ích của động cơ

n_e– số vòng quay của trục khuỷu

N_max-công suất có ích cực đại

n_N– số vòng quay ứng với công suất cực đại

a, b, c – các hệ số thực nghiệm được chọn theo từng loại động cơ

đối với động cơ xăng ta chọn: a = b = c = 1

để tính toán N_e được nhanh chóng ta chọn: k=

lúc này  N_e = N_max.k

đại lượng k được xác định nhanh chóng theo bảng sau:

Từ các điểm trên ta sẽ xây dựng được đồ thị N_e=f(n_e­) với số vòng quay và công suất cực đại tại giá trị  = 1,0 và k=1,00 và tốc độ lớn nhất tại giá trị = 1,1 và k= 0,98

Khi có đồ thị N_e=f(n_e­) ta có thể xây dựng đồ thị mômen quay của động cơ theo công thức sau:

M_e=  (kG.m)

M_e: đơn vị tính : ( N.m)

N_e– tính theo đơn vị là: (KW)

1CV(mã lực) = 0,7355   KW

1kGm = 9,80665  N.m

hoặc ta có thể tính M_e theo công thức sau:

M_e= 716.     (kG.m)

nên sau khi tính M_e ta quy đổi ra kGm theo hệ số chuyển đổi ở trên.

Ngoài ra để vẽ đồ thị công suất và momen quay của động cơ

phụ thuộc số vòng quay ta cần chú ý đến mối quan hệ giữa công suất và moment quay bằng hệ thức liên hệ  S.R.Lây.Đecman sau đây:

M_max= 1,25M_N và n_M= 0,5n_N

Trong đó:   M_max– moment quay cực đại của động cơ

M_N – moment quay khi ở công suất cực đại N_max

                                         n_M – số vòng quay khi moment quay cực đại M_max

n_N– số vòng quay khi ở công suất cực đại N_max

Để xây dựng đường đặc tính công suất và đường đặc tính moment quay được thuận lợi khỏi nhầm lẫn ta đặt những trị số tính toán vào bảng sau:

Từ các thông số trên ta đã xây dựng được đường đặc tính ngoài của động cơ xăng.

 Đồ thị đường đặc tính ngoài động cơ xăng không hạn chế số vòng quay được biểu diễn trên Ao

Từ công thức:

ta đã tính được N_ev= 116,47 (kW)

công suất này được biểu diễn ở điểm A trên đồ thị (hình 1) nghĩa là tương ứng với số vòng quay n_v của động cơ và số vòng quay n_v (tốc độ vòng quay trục của khuỷu động cơ khi đạt tốc độ lớn nhất) là 5800 (v/ph). Vị trí điểm A nằm bên phải vị trí điểm B. Điểm B là điểm ứng với công suất cực đại của động cơ N_max = 118,97 (kW) có số vòng quay tương ứng là n_N = 5186 (v/)ph)

Số vòng quay tại n_min= 306 của trục khuỷu là số vòng quay nhỏ nhất mà động cơ có thể làm việc ở chế độ toàn tải. khi tăng số vòng thì môment và công suất của động cơ tăng lên. môment xoắn đạt giá trị cực đại M_max=  40 kG.m ở số vòng quay n_M =5000 và công suất đạt giá trị cực đại N_max= 118,97 (kW) ở số vòng quay n_N= 5800 (v/ph) .Động cơ ôtô chủ yếu làm việc trong vùng n_M– n_N.

Khi tăng số vòng quay của trục khuỷu lớn hơn giá trị n_N thì công suất sẽ giảm, chủ yếu là do sự nạp hỗn hợp khí kém đi và do tăng tổn thất ma sát trong động cơ. Ngoài ra khi tăng số vòng quay sẽ làm tăng tải trọng động gây hao mòn nhanh các chi tiết động cơ. Vì thế khi thiết kế ôtô du lịch thì số vòng quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với tốc độ cực đại của ôtô trên đường nhựa tốt nằm ngang không vượt quá 10 – 20 % so với số vòng quay của n_N.

VIII. Lập đồ thị cân bằng công suất của động cơ

Đồ thị cân bằng công suất của ôtô là đồ thị biểu thị mối  quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và các công suất cản trong quá trình chuyển động ôtô phụ thuộc với tốc độ chuyển động hoặc số vòng quay của trục khuỷu động cơ.

Ta có phương trình cân bằng công suất:  N_e = N_T + N_f  ± N_i ± N_j ± N

Trong đó:

N_f – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản lăn

N_e – công suất của động cơ, lấy theo đường đặc tính ngoài.

N_T – công suất tiêu hao dùng cho hệ thống truyền lực

N_i – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản lên dốc

N – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản không khí

N_j – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản quán tính

chú ý:

N_i­ – lấy dấu ( + ) khi xe chuyển động lên dốc

– lấy dấu  ( -) khi xe chuyển động xuống dốc

N_j ­ – lấy dấu ( + ) khi xe chuyển động tăng tốc

– lấy dấu  ( -) khi xe chuyển động giảm tốc

Trong trường hợp tổng quát ta có phương trình cân bằng công suất:

N_k= N_e–  N_t = N_etl  = N_f + N_i + N  N_j

Ta có:

N_f=  G.f.v.cos

N_i= G.v.sin

N_j=

N = k.F.v³ = W. v³

Với:

G: trọng lượng của ôtô

f : hệ số cản lăn

v : vận tốc của ôtô

W: nhân tố cản của khôngkhí

: góc dốc của mặt đường

Phương trình cân bằng công suất của ôtô có thể biểu diễn bằng đồ thị

N = f(v),

chúng ta xây dựng đường công suất kéo: N_kt = N_e. _tl

N_e – lấy theo đường đặc ngoài , N_e=  f(n_e)

Chuyển tốc độ quay của động cơ thành tốc độ quay của ôtô:

Trong đó: i_hi – tỷ số truyền của hệ thống truyề lực ở tay số thứ i

n_e– tốc độ vòng quay nhỏ nhất của trục khuỷu (v/ph)

r_b – bán kính của bánh xe (m)

i₀ –  tỷ số truyền của truyền lực chính

Lập bảng giá trị – v_i

Tính công suất phát ra tại các bánh xe chủ động ( N_kt)

ta có:    N_­e= N_max.

với n_N = 5800 (v/ph) ; N_max= 118,97 (kW)

thay vào công thức trên ta tính được các giá tri N_e:

Xây dựng nhánh cản:

Ta xây dựng cho trường hợp xe chuyển động ổn định và không leo dốc, do đó: N­_I = N­_j = 0.

Công suất cản được xác định theo công thức:

N_c = N_f  + N =+

Bảng giá trị lựccản

                   Đồ thị cân bằng công suất của động cơ được biểu diễn trên  giấy Ao

 IX. Lập đồ thị cân bằng lực kéo.

Đồ thị cân bằng lực kéo là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo phát ra tại bánh xe chủ động p_k và các lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô, nghĩa là:      p_k= f (v)

Từ lý thuyết ta đã biết phương trình cân bằnglực kéo tổng quát của ôtô như sau:

Trong đó:

là lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động(kg)

lực cản lăn (kg)

lực cản của không khí (kg)

lực cản lên dốc(kg)

lực cản tăng tốc(kg)

lực cản kéo móc(kg)

Lực kéo của bánh xe chủ động được tính theo công thức sau:

Trong đó:

-mô men xoắn của bánh xe chủ động           (kgm)

-bán kính lăn của bánh xe chủ động                (m)

r_bk = 0,467                                                           (m)

– mô men xoắn của trục khuỷu động cơ         (kgm)

– công suất động cơ                                         (CV)

– số vòng quay của động cơ ứng với           (vòng/phút)

–  Tỉ số truyền của truyền lực chính

i­₀ = 4,25

                   – Tỉ số truyền của hộp số tuỳ từng tay số tính toán

= 3,39                                 = 1,84

= 3,3                                  i_h5=1,36

= 2,48                                i_h6=1

– Hiệu suất truyền lực chung của ôtô ,  = 0,93

Tính tỉ số P_k ở các số truyền khác nhau ta lập bảng sau:

Xây dựng đồ thị lực cản:

Để đạt tốc độ cực đại thì ôtô chỉ có thể đạt được trên đừơng bằng và không kéo móc, do đó khi xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo ta coi

P_i =P_j = P_m =0

do dó thành phần lực chỉ bao gồm cản lăn và cản gió:

Trong đó:

G- Trọng lượng toàn bộ xe ô tô 2670 (kG)

f-  Hệ số cản lăn của đường va lốp

K- Hệ số cản khí động học = 0,04 kG.s²/m⁴;

F- Diện tích cản chính diện = 2,681  m²

V- Vận tốc chuyển động của ô tô km/h.

p = p = = 2670.0,04 =  106,8

Từ đó ta có  bảng giá trị  P + P  như sau:

 Đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô được biểu diễn trên giấy Ao

Trên trục tung ta đặt các giá trị của lực kéo tiếp tuyến ứng với các số truyền khác nhau của hộp số p_KI, p_kII, p_kIII, …. trên trục hoành ta đặt các giá trị của vận tốc. đồ thị biểu diễn quan hệ giữa các lực nói trên và vậ tốc chuyển động của ôtô, được gọi là đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô

Sau đó ta xây dựng đường lực cản của mặt đường  P = f(v). Nếu hệ số cản lăn và độ dốc của mặt đường không đổi thì đường lực cản tổng  cộng của mặt đường  P là một đường nằm ngang vì chúng không phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô (đường song song với trục hoành).

Tiếp theo đó xây dựng đường cong lực cản không khí P , đây là một đường cong bậc 2 phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô. Các giá trị của đường cong lực cản không khí được đặt trên đường cong lực cản tổng cộng của mặt đường P_..Như vậy ta đã được đường cong tổng hợp là tổng số lực cản của mặt đường P và lực cản không khí P, nghĩa là  P+  P. Đường cong giữa lực kéo tiếp tuyến P_kIV = f(v) và đường cong P+  P = f(v) cắt nhau tại điểm A, khi chiếu điểm A xuống trục hoành, ta được vận tốc lớn nhất của ôtô v_max = 240 km/h. Tương ứng vói các vận tốc khác nhau của ôtô , thì các tung độ nằm giữa các đường cong lực kéo tiếp tuyến P_k và đường cong lực cản tổng cộng P+  P nằm về bên trái của điểm A là lực kéo dư của ôtô, ký hiệu là P_d , lực kéo dư nhằm để tăng tốc ôtô hoặc ôtô chuyển động lên dốc với vận tốc góc tăng lên.

Chú ý ,tại giao điểm A ôtô không còn khả năng tăng tốc và khắc phục độ dốc cao hơn.

X. Lập đồ thị đặc tính động lực học của ôtô

Chỉ tiêu về lực kéo chưa đánh giá được chất lượng động lực học của ô tô này so với ô tô khác. Bởi vì nếu hai ô tô có cùng lực kéo bằng nhau thì ô tô nào có nhân tố cản không khí bé hơn thì có chất lượng động lực học tốt hơn, và cho dù hai ô tô có cùng nhân tố cản đi nữa ô tô nào có trọng lượng bé hơn cũng tốt hơn. Chính vì vậy để đánh giá đúng đắn chất lượng động lực học của ô tô này so với ô tô khác ta đưa ra khái niệm nhân tố động lực học.

                   D =  =

Chuyển tốc độ quay của động cơ thành tốc độ của ô tô

V_i = 0,377.  ( km/h)

Trong công thức trên:

P_k: Lực kéo tiếp tuyến (kG).

P_w:Lực cản không khí ( kG).

M_e: Mô men xoắn của động cơ lấy theo đường đặc tính ngoài (kG.m)

i_tli:   Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ở tay số i.

h­_tl:   Hiệu suất truyền lực

r_d, r_k: Bán kính động lực học và bán kính động học của bánh xe (m).

K: Hệ số cản khí  động học (kG.s²/m⁴).

F:  Diện tích cản chính diện (m²).

V:  Vận tốc chuyển động của ô tô (km/h).

G:  Trọng lượng toàn bộ ô tô (kG).

n_e:  Tốc độ vòng quay trục khuỷu (vòng/ phút).

Từ các thông số trên ta có bảng giá trị:

 Đồ thị nhân tố động lực của ôtô được biểu diễn trên giấy Ao

Trong quá trình sử dụng thực tế, không phải lúc nào ô tô cũng tải đầy và tải trọng hàng hoá cũng như hành khách có thể thay đổi trong một phạm vi khá lớn như các loại ô tô vận tải, thậm chí có thể thay đổi nhiều hơn nữa nếu ô tô có kéo moóc.

Từ biểu thức tính toán nhân tố động lực học ta nhận xét rằng: Giá trị nhân tố động lực học của ô tô tỷ lệ nghịch với trọng lượng toàn bộ của nó. Điều này cho phép chúng ta tính được nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với trọng lượng bất kỳ nào đó theo công thức: D_x.G_x = D.G

Hay:D_x = D.

Trong đó:

G_x: Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi chở với tải trọng thay đổi (gồm trọng lượng thiết kế G₀ và trọng lượng hàng thực tế chất lên xe G_ex).

D_x: Nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với trọng lượng mới

G: Trọng lượng của ô tô khi đầy tải ( Gồm trọng lượng thiết kế G₀ và trọng lượng chở hàng, hành khách theo định mức G_e).

D: Nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với khi đầy tải

Để xác định đặc tính động lực của xe khi chở với tải trọng  thay đổi ta phải lập đồ thị D tương ứng gọi là đồ thị tia.

Ta có:

Với: : Là góc nghiêng của các tia ứng với số phần trăm tải trọng sử dụng từ trục hoành.

Ta đem chất tải lên xe theo số phần trăm tải trọng định mức, ta sẽ xác định được trọng lượng toàn bộ của xe với trọng lượng chở hàng thực tế, từ đó ta tìm ra được góc  tương ứng với số phần trăm tải trọng nói trên. Ta thành lập theo bảng sau:

Dựa vào bảng trên, ta xây dựng được đồ thị dạng tia của nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi.   Xác định độ dốc lớn nhất của đường i mà xe có thể khắc phục được ở mỗi số truyền

Ta có:     D = f + i

=> i = D – f  Với:   i = tga

Trong đó:

f = 0,04: Hệ số cản lăn mặt đường

XI. Lập đồ thị gia tốc của ôtô.

Gia tốc của xe được xác định theo công thức:

Trong đó:

D-nhân tố động lực của xe

-hệ số cản tổng cộng của đường

g-gia tốc trọng trường(g=9,81m/s²)

-hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay xe khi tăng tốc

Để đơn giản khi tính HĐ 1: ta tính với trường hợp xe tăng tốc trên đường bằng ở các số truyền. Do đó =f(i=0)=0.04( Đã tính ở phần trước)

Trị số có thể tính theo công thức gần đúng:

=1,03+ai²_h

với a=0.050.07

i_h là tỉ số truyền của hộp số ở số h.

Đối với loại xe du lịch này ta lấy a=0.05

Ta có bảng giá trị cho từng tay số:

i₁= 3,39=1,6              i₄= 1,84=1,19

i₂= 3,3=1,57               i₅= 1,36=1,12

i₃= 2,8=1,33               i₆= 1=1,08

Tay số 1:

i₁= 3,39=1,6

Tay số 2:

i₂= 3,3=1,57

Tay số 3

i₃= 2,8=1,33

Tay số 4

i₄= 1,84=1,19

Tay số 5

i₅= 1,36=1,12

Tay số 6:

i₆= 1=1,08

Đồ tị gia tốc và gia tốc ngược của ô tô được biểu diễn trên giấy Ao

Từ biểu thức                                     ;

Ta suy ra :                                      ;

Thời gian tăng tốc của ô tô từ tốc độ v₁ đến vận tốc v₂ sẽ là:

tích phân này không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa sự tăng tốc của ô tô j và vận tốc chuyển động của chúng v. nhưng tích phân này có thể giải được bằng đồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc dựa vào độ thị gia tốc của ô tô

j =f(v). Để tiến hành xác định thời gian ta cần xây dựng đường cong gia tốc nghịch ở mỗi số truyền khác nhau, nghĩa là xây dựng đồ thị 1/j = f(v).

ở đây ta xây dựng đồ thị 1/j = f(v) ở số cao nhất của hộp số.

Để tiện lợi cho tính toán lập đồ thị 1/j theo tốc độ V ta chọn tỷ lệ biểu diễn trên trục hoành ta chia ra các khoảng tốc độ 5– 10 m/s; 10 – 15 m/s…

Theo đó ta xây dựng được bảng số liệu sau.

Từ các số liệu ở bảng trên ta xây dựng được đồ thị gia tốc ngược

Chúng ta lấy một phần diện tích nào đó tương ứng với khoảng biến thiên vận tốc dv, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong 1/j , trục hoành và hai tung độ tương ứng với sự biến thiên vận tốc dv, sẽ biểu thị thời gian tăng tốc của ôtô. Tổng cộng tất cả các diện tích nhỏ này lại, ta được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô từ vận tốc v₁ đến vận tốc v₂ và xây dựng được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô t = f(v).

Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc  13m/s lên vận tốc 17m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bằng diện tích (I).

Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 1,65 (S).

Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc  17m/s lên vận tốc 21m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II)

Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 1,65 (S). và (II)= 1,87. vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 13m/s lên vận tốc21/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I) +(II) sẽ là 1,65+1,87 = 3,51 (S).

Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc  21m/s lên vận tốc 25m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bằng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III)

Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 1,65(S). (II)=1,87(S) và (III) = 3,51(S) vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 13m/s lên vận tốc 25m/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I)+(II)+(III) sẽ 1,65+1,87+3,51 = 5,16(S).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc  25m/s lên vận tốc 29m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III) + diện tích (IV)

Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 1,65 (S). (II)=1,87(S) , (III) =3,51(S) và (IV) =5,16(S). vậy thời gian để ôtô tăng tốc từ vận tốc 13m/s lên vận tốc 29m/s cần khoảng thời gian bằng diện tích (I)+(II)+(III) +(IV) = 10,32(S).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc  29m/s lên vận tốc 33m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III) + diện tích (IV) + diện tích (V)

Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 1,65 (S). (II)=1,87(S) , (III) = 3,51(S) , (IV) =5,16(S), (V)=10,32 (S) .Vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 13m/s lên vận tốc 33m/s cần khoảng thời gian bằng diện tích (I)+(II)+(III) +(IV) +(V) =20,64 (S).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc  33m/s lên vận tốc 36m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III) + diện tích (IV) + diện tích (V) + diện tích (VI)

Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 1,65 (S). (II)=1,87(S) , (III) = 3,51(S) , (IV) =5,16(S), (V)=10,32 (S),(VI)=20,64 (S).

Vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 13m/s lên vận tốc 36m/s cần khoảng thời gian bằng diện tích (I)+(II)+(III) +(IV) +(V) +(VI)=41,28 (S).

Để thuận lợi cho xây dựng đồ hi thời gian tăng tốc ta xây dựng bảng số liệu sau

Sau khi xác định được mối quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc và tốc độ chuyển động rời, ta có thể xác định quãng đường mà ô tô đi được sau thời gian tăng tốc và gọi là quãng đường tăng tốc.ta có

Từ biểu thức                                     ;

Ta suy ra :                                      ;

Từ quãng đường tăng tốc s trong phạm vi biến đổi của tốc độ từ v₁ đến v₂ được xác định từ biểu thức sau;

;

tích phân này cũng không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó cũng không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc và vận tốc chuyển động của ô tô. vì vậy chúng ta cũng áp dụng phương pháp giải bằng đồ thị trên cơ sở đồ thị  thời gian tăng tốc của ô tô.

Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thời gian  dt , phần diện tích được giới hạn bởi đường cong thời gian tăng tốc, trục tung và hai hoành độ tương ứng với độ biến thiên thời gian dt, sẽ biểu thị quãng đường tăng tốc của ôtô. tổng cộng tát cả các diện tích nhỏ này lại, ta được quãng đường tăng tốc của ôtô từ vận tốc v₁ đến v₂ và xây dựng được đồ thi quãng đường tăng tốc của ô tô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của chúng.Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc  13m/s lên vận tốc 17m/s thì ô tô đi  được quãng xác định bằng diện tích (I). diện tích

(I) = 12,55 (m).Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc  25m/s lên vận tốc 30m/s thì ôtô đi  được quãng xác định bằng diện tích (II). diện tích (II) = 38,26 (m).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc  30m/s lên vận tốc 35m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (III). diện tích (III) = 67,30 (m).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc  35m/s lên vận tốc 40m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (IV). diện tích (IV) = 102,60 (m).

Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc  40m/s lên vận tốc 45m/s thì ôtô đi được quãng

xác định bằng diện tích (V). diện tích (V) = 162,53 (m).Tương tự ta có diện tích (VI)=75,94 (m).

Để thuận lợi cho xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc ta xây dựng bảng số liệu sau :

Đồ thị quãng đường tăng tốc của ôtô được biểu diễn trên giấy Ao

Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí