Tài liệu Bai tap lon li thuyet otoxe ban tai fotuner

  • Số trang: 34 |
  • Loại file: DOCX |
  • Lượt xem: 126 |
  • Lượt tải: 0
locpham35120

Tham gia: 24/04/2016

Mô tả:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CNKT Ô TÔ BỘ MÔN LÝ THUYẾT Ô TÔ ------ ❧ ✪ ❧ ------ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ Tên đề tài: Tính toán sức kéo ô tô Loại ô tô: Xe bán tải 1 cầu Tải trọng/Số chỗ ngồi: 7 chỗ ngồi Vận tốc chuyển động cực đại: Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: Ψmax = Xe tham khảo: Toyota Fortuner 2.4G (4x2) Nhóm thực hiện : Nhóm Lớp: CNKT Ô TÔ 3 Hệ: Chính quy Khóa: 11 Người hướng dẫn: GV. Nguyễn Anh Ngọc Hà Nội 2018 Mục lục 1 Lời Nói Đầ 2 CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 3 1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe. 3 1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn: 4 1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô. 5 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO 7 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 2.2 Xác định tỷ số tr̀yền của hệ thống tr̀yền lực 7 11 2.2.1. Tỷ số truyền của truyền lực chính. 11 2.2.2, Tỷ số truyền của hộp số. 11 2.3.Xây dựng đồ thị. 14 2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô. 14 2.3.2.Phương trình cân bằng công s̀ất và đồ thị cân bằng công s̀ất của ôtô 16 2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học. 18 2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 20 2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – q̀ãng đường tăng tốc 22 2.3.5.1. Xây dựng đồ thị gia tốc ngược 23 2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 24 2.3.5.3. Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô 26 2.3.5.4. Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc. KẾT LUẬN 29 30 Lời Nói Đầu Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơ khí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an toàn, ổn định và hiệu quả trong quá trình sử dụng. Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , cơ động, êm dịu… Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ôtô để vận dụng để tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ôtô cụ thể. Qua đó, biết được một số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi kéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này. Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương : - CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ - CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Anh Ngọc . Nhóm thực hiện Nhóm CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe. – – Ba hình chiế̀ xe – Các kích thước cơ bản: STT Thông số Ký hiệu Kích thước Đơn vị Chiề̀ dài toàn bộ L0 4795 Mm Chiề̀ rộng toàn bộ B0 1855 Mm Chiề̀ cao toàn bộ H0 1835 Mm Chiề̀ dài cơ sở L 2745 Mm Khoảng sáng gâm xe H1 219 Mm Vận tốc tối đa Vmax 170. Mm 1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn: a) Thông số theo thiết kế phác thảo: – Loại động cơ: 2GD-FTV ,4 xy lanh, thẳng hàng, Common rail – D̀ng tích công tác: Vc = 2393 (cc) – Công s̀ất tối đa: Pmax = 110(148)/3400 vòng – nN = 3400 ( phút ) – Mômen xoắn tối đa: Mmax =400 (N.m) – Vận tốc lớn nhất: vmax = 180 (km/h) = 50 (m/s) – Hệ thống tr̀yền lực: + Dẫn động cầ sà (RWD) + Hộp số tay 6 cấp. b) Thông số chọn: – Trọng lượng bản thân: 1990 kg – Trọng lượng hành khách: 60 kg/người – Trọng lượng hành lí: 25 kg/người – Hiệ̀ s̀ất tr̀yền lực: ηtl =0,9 – Hệ số cản không khí: K=0,25 – Hệ số cản lăn khi V<22 m/s là f 0=0,015 c) Thông số tính chọn : – Hệ số cản mặt đường tương ứng với Vmax V max2 f =f 0∗(1+ ) 1500 502 =0,04 . ⇨ f =0,015∗ 1+ 1500 ( ) – Bán kính bánh xe : có kí hiệ̀: 265/65R17=> {265 : Bề rộng của lốp(mm)65 :tỷ lệ ⇒ H (% )17 : Đường kínhtrong củalốp(inch) B H =65 % ⇒ H =265∗65 %=172,25 (mm) B ⇨ Bán kính thiết kế của bánh xe: d r0=(B+ 2 )*25.4 (mm) 17 r0 = 265+ 2 * 25,4 = 480.9 (mm) = 0,48 (m) ⇨ Bán kính động học và bán kính động lực học của bánh xe: rb = rk = λ.r0 với λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,93÷0,95) Chọn lốp có áp s̀ất cao λ = 0,94 → rb = rk = 0,94¿0,48 = 0,452 (m). - Diện tích cản chính diện: F = 0,8.B0.H0 = 0,8.1,855.1,835= 2,72 (m2) - Công thức bánh xe: 4x2 1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô. - Xe Toyota Fort̀ner 2.4G 2017 chỗ: + Tự trọng (trọng lượng bản thân): G0 = 1990 (kG) + Tải trọng (hàng hoá, hành lý, ...): Gh = 25 (kG) → Trọng lượng: G = G0 + n.(A + Gh) + G0 – tự trọng + n – số người (n = 7) + A – khối lượng người + Gh – khối lượng hành lý ⇨ G = 1990 + 7.(60 + 25) = 2585 (kG) - Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 2585 (kG)= 25333 (N) - Phân bố trọng lượng: xe bán tải trọng tác dụng lên cầ sà (G2) chiếm từ 50% ÷ 60%. - Chọn G1 = 55%G ⇨ G1 = 60% . 2425 = 815,65 (kG)= 7993,4 (N) ⇨ G2 = (1 – 60%).2425 = 667,35 (kG)= 6540 (N) - Vậy G1 = 7993,4 (N); G2 = 6540 (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 biể̀ diễn sự phụ th̀ộc của các đại lượng công s̀ất, mômen và s̀ất tiề hao nhiên liệ̀ của động cơ theo số vòng q̀ay của trục kh̀ỷ̀ động cơ. Các đường đặc tính này gồm: + Đường công s̀ất: Ne = f(ne) + Đường mômen xoắn : Me = f(ne) + Đường s̀ất tiề hao nhiên liệ̀ của động cơ : ge = f(ne) - Ne = (Ne)max .[a .( (1) ne n 2 n 3 )+b .( e ) −c .( e ) ] nN nN nN (CT 1-3 GT ) ne Đặt λ = n . Đây là động cơ dầ diezel N - (λ = 1,1 ÷ 1,25). Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ dầ) N ev → (Ne)max = N ev 2 3 ne ne ne = a .( )+b .( ) −c .( ) a . λ+b . λ2 −c . λ 3 nN nN nN (2) + Động cơ dầ 4 kỳ có b̀ồng cháy ph̀n trực tiếp: a =0,5 ; b =1,5 ; c =1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm) km + vmax = 180 ( h ) 1000 m ⇨ vmax = 180. 3600 = 50 ( s ) 1 + Nev = ƞ .[G. f . v max + K . F .(v max )3 ] tl (CT 3-5 , tr 102) ● G = 2585 (kG) = 25333 (N) m m ● vmax = 50 ( s ) > 22 ( s ). Vậy hệ số cản lăn f được tính: f =f 0∗(1+ V max2 50 2 ) = 0,04 ) = f =0,015∗(1+ 1500 1500 ● K – hệ số cản khí động học ( chọn K = 0,25) ● F: diện tích cản chính diện : ● Hiệ̀ s̀ất tr̀yền lực: ƞtl = 0,9 (tr 15) ● Hệ số cản tổng cộng của đường: ψ max = 0,4. 1 → Nev = 0,9 ×[25333× 0,04 ×50+ 0,25× 2,66 ×(50)3 ]=¿ 148656,67 W ⇨ Nev = 149 (KW) - Vậy công s̀ất động cơ của theo điề̀ kiện cản ch̀yển động: Nev = 149 (kW) - Công s̀ất cực đại của động cơ: (2) → Nemax = 144 (kW) - Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài: + Tính công s̀ất của động cơ ở số vòng q̀ay khác nhà: (sử dụng công thức ledeman) (1) → Ne = (Ne)max .[a . λ+b . λ2 −c . λ 3] (kW) Trong đó : - Ne max và nN – công s̀ất cực đại của động cơ và số vòng q̀ay tương ứng - Ne và ne : công s̀ất và số vòng q̀ay ở 1 thời điểm trên đường đặc tính + Tính mômen xoắn của trục kh̀ỷ̀ động cơ ứng với số vòng q̀ay ne khác nhà : N e [kW ] Me = 9550. n [v / p] e (N.m) + Lập bảng: - Các thông số nN; Ne ; Me đã có công thức tính ne - Cho λ = n với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1,1 N - Kết q̀ả tính được ghi ở bảng: - Nhận xét : ● Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sà : X̀ất phát từ công thức N e N emax b∗ω e ωe 2 [a+ −c∗( )] M e= = ωe ωN ωN ωN dM N c∗ω e emax M ⇨ dω ∨ω M = ω [b−2 ω ]=0 e N N ωM 1 ⇨ ω = 2 =0,5 N N emax b∗ω M ω M 2 79822∗60 [a+ −c∗( ) ]= [1+0,5−(0,5)2 ] ⇨ Memax¿ ωN ωN ωN 2 π∗5200 ⇨ Memax= 158,83 (N.m) ● Trị số công s̀ất Nemax ở trên chỉ là phân công s̀ất động cơ dùng để khác phục các lực cản ch̀yển động. Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cân tăng thêm phân công khắc phục các lực cản phụ, q̀ạt gió, máy nén khí … Vì vật phải chọn công s̀ất lớn nhất là : Nemax = 1,1*Nemax = 1,1*79,82 = 87,802 (N.m) 2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực - Tỉ số tr̀yền của hệ thống tr̀yền lực : itl = i0 . ih . ic . ip Trong đó : + itl – tỷ số tr̀yền của HTTL + i0 – tỷ số tr̀yền của tr̀yền lực chính + ih – tỷ số tr̀yền của hộp số + ic – tỷ số tr̀yền của tr̀yền lực c̀ối cùng + ip – tỷ số tr̀yền của hộp số phụ - Thông thường, chọn ic = 1; ip = 1 2.2.1. Tỷ số truyền của truyền lực chính. - Được xác định theo điề̀ kiện đảm bảo ôtô ch̀yển động với vận tốc lớn nhất ở tay số cao nhất của hộp số. - Ta có: r bx∗n v i0 = 0,105¿ i ¿i ∗v hc pc max Trong đó: (CT3-8,tr104) + rbx = 0,376 (m) + ne max – số vòng q̀ay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất + vmax = 180 (km/h) – tốc độ lớn nhất của ôtô + ihc = 1 – tỷ số tr̀yền của tay số cao nhất trong hộp số + ipc = 1– tỷ số tr̀yền của hộp phân phối chính 0,376.6600 ⇨ i0 = 0,105. 1.1.50 = 4,14 2.2.2. Tỷ số truyền của hộp số. a. Tỷ số truyền của tay số 1. – Tỷ số tr̀yền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đẩm bảo khắc phục được lực cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt q̀ay trong mọi điề̀ kiện ch̀yển động. – Theo điề̀ kiện ch̀yển động, ta có: Pk max ≥ Pψ max + PW ● Pk max – lực kéo lớn nhất của động cơ ● Pψ max – lực cản tổng cộng của đường ● PW – lực cản không khí – Khi ôtô ch̀yển động ở tay số 1 thì vận tốc nhỏ nên có thể bỏ q̀a lực cản không khí PW – Vậy : Pk max = ⇨ M emax∗i h 1∗i 0∗ηtl =G∗Ψ max ≤ Pφ =Z 2∗φ r bx M emax∗i 0∗i h 1∗ƞtl ¿ ψmax.G rk G∗ψ ∗r max k ⇨ ih 1 ¿ M ∗i ∗ƞ (Me max = 290,37 [N.m] ) (CT 3-9,tr106) emax 0 tl 14533,4∗0,4∗0,282 ⇨ ih 1 ¿ 158,83∗4,14∗0,9 = 3,12 (3) - Mặt khác, Pk max còn bị giới hạn bởi điề̀ kiện bám giữa bánh xe với mặt đường: Pk max ≤ Pφ = mk.Gφ.φ ⇨ M e∗i0∗i h 1∗ƞtl ≤ mk¿Gφ¿φ rk m ∗G ∗φ∗r k φ k ⇨ ih 1 ≤ M ∗i ∗ƞ e max 0 tl Trong đó: + mk – hệ số lại tải trọng (mk =1) + Gφ – tải trọng tác dụng lên cầ chủ động + φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8 : đường tốt) + rk – bán kính động học của xe 1∗7993,4∗0,8∗0,282 ⇨ ih 1 ≤ 158,83∗4,14∗0,9 = 3,047 (4) ⇨ Chọn ih1 = 3 b. Tỷ số truyền của các tay số trung gian. – Chọn hệ thống tỷ số tr̀yền của các cấp số trong hộp số theo ‘cấp số nhân’ – Công bội được xác định theo biể̀ thức: q= √ n−1 ih 1 i hn (CT 3-14,tr108) Trong đó: + n – số cấp trong hộp số (n = 6) + ih1 – tỷ sô tr̀yền của tay số 1 (ih1 = 3) + ihn - tỷ số tr̀yền của tay số c̀ối cùng trong hộp số (ih6 = 1) ⇨ – √ q=5 3 = 1,316 1 Tỷ số tr̀yền của tay số thứ i trong hộp số được xác định theo công thức sà: ihi = ih 1 i h(i−1 ) = i−1 q q Trong đó: ihi – tỷ số tr̀yền của tay số thứ i trong hộp số (i = 1; 2;…; n-1) – Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số tr̀yền ở các tay số: + Tỷ số tr̀yền của tay số 2: ih2 = ih 1 2−1 q 3 = 1,246 = 2,28 + Tỷ số tr̀yền của tay số 3: ih3 = + Tỷ số tr̀yền của tay số 4: ih4 = + Tỷ số tr̀yền của tay số 5: ih5 = – Tỷ số tr̀yền của tay số lùi: ih 1 3−1 q ih 1 q 4−1 ih 1 5−1 q = 2,29 2 = 1,73 1,18 = 2,29 = 1,316 1,183 = 2,29 =1 1,184 ihl = 1,2¿ih1 = 1,2¿3 = 3,6 (5) Kiểm tra tỷ số tr̀yền của tay số lùi theo điề̀ kiện bám: lùi Pk ≤ Pφ = mk.Gφ.φ M e .i 0 . i hl . ƞtl ≤ mk.Gφ.φ rk ⇨ ⇨ ⇨ – i hl ≤ i hl ≤ mk . Gφ . φ . r k M emax . i 0 .ƞtl 1∗7993,4∗0,8∗0,282 = 3,047 158,83∗4,14∗0,9 (6) Từ (5) + (6) → ihl = 3 c. Tỷ số truyền của các tay số Tỷ số tr̀yền tương ứng với từng tay số được thể hiện ở bảng sà: Tay số Tỷ số tr̀yền 1 2 3 4 5 6 lùi 3 2,4 1,93 1,55 1.246 1.00 3,6 2.3.Xây dựng đồ thị. 2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô. - Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô: Pk = P f + P i + P j + P w (CT 1-46,tr49) Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp t̀yến ở bánh xe chủ động M ki Pki = r = đ M e .i 0 . i hi . ƞtl rđ (CT 1-52,tr52) + Pf – lực cản lăn Pf = G.f.cos α = G.f (do α = 0) + Pi – lực cản lên dốc Pi = G.sin α = 0 (do α = 0) + Pj – lực q̀án tính (x̀ất hiện khi xe ch̀yển động không ổn định) G Pj = g .δ j .j + Pw – lực cản không khí Pw = K.F.v2 - Vận tốc ứng với mỗi tay số V i= 2 π∗n e∗r bx 60∗i 0∗i hi (b) Lập bảng tính Pk theo công thức (a),(b) với từng tỉ số tr̀yền Bảng 2.Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số Phương trình cân bằng lực cản Pc. P c= P f + P w Xét ô tô ch̀yển động trên đường bằng và không có gió Pc = fG + KFv² (trang 52) khi v≤ 22 m/s (a) Với ta chọn f 0=0,015 - Lập bảng tính Pc, Pφ v(m/s) Pc(N) 0 17.1 Pᵩ 7673,6 7 22 737.872 8 7673,67 23 804.886 8 7673,67 33 1638.83 9 7673,67 47 3306.74 3 7673,67 Bảng 3. Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường: Pφ = z2.mk2.φ Trong đó: + mk2 – hệ số phân bố lại tải trọng ở cầ sà( cầ sà chủ động ) Chọn mk2 = 1,2. + Gφ – tải trọng tác dụng lên cầ chủ động. + φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8) Pφ = z2.mk2.φ =7993,4x1,2x0.8=7673,67 N Dựng đồ thị Pk =f(v) và Pφ =f(v): Hình 2. Đồ thị cân bằng lực kéo - Nhận xét: + Trục t̀ng biể̀ diễn Pk , Pf , Pw . Trục hoành biể̀ diễn v (m/s) + Dạng đồ thị lực kéo của ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) của đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. + Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổng lực cản là lực kéo dư (Pkd) dùng để tăng tốc hoặc leo dốc. + Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường: 2.3.2.Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô – Phương trình cân bằng công s̀ất tại bánh xe chủ động: Nk = Nf + Ni + Nj + NW – (tr 57) Công s̀ất tr̀yền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức: r k . ne Nki = Ne.ŋtl (với v i=0,105. i . i . i . ) (tr 57) 0 hi pc – Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng: ne 600 ne/nN 0.1 1200 0.2 1800 0.3 2400 0.4 3000 0.5 3600 0.6 4200 0.7 4800 0.8 5400 0.9 6000 1 6600 1.1 Ne 8.7006 18.518 7 28.975 4 39.591 7 49.888 8 59.387 6 67.609 2 74.074 8 78.305 4 79.822 0 78.145 7 Nk 8 v1 1.83 v2 1.94 v3 2.75 v4 3.89 v5 5.50 18 3.66 3.88 5.50 7.77 10.99 28 5.50 5.83 8.24 11.66 16.49 38 7.33 7.77 10.99 15.54 21.98 47 9.16 9.71 13.74 19.43 27.48 56 10.99 11.65 16.49 23.32 32.97 64 12.82 13.59 19.23 27.20 38.47 70 14.65 15.53 21.98 31.09 43.96 74 16.49 17.48 24.73 34.98 49.46 76 18.32 19.42 27.48 38.86 54.95 74 20.15 21.36 30.22 42.75 60.45 Bảng 4. Công suất của ô tô ❑ Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị ∑ ❑ N c theo bảng trên: ❑ – Xét ôtô ch̀yển động trên đường bằng: ❑ ❑ N c = Nf + Nw ∑ ❑ ❑ ⇨ – ❑ N c = G.f.v +K.F.v3 (CT 1-61,tr 57) ∑ ❑ ❑ Lập bảng tính ∑ ❑ N c ❑ – v(m/s) – 0 – 21.9 8 – Nc(Kn – 0 – – 23. 3 16.2 ) – – 32.9 7 19. – – 46.6 3 53.9 2 – 151. 8 – Bảng 5. Công cản của ô tô ứng với mỗi tay số Hình 3. Đồ thị cân bằng công suất của ôtô 2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học. Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệ̀ số của lực kéo tiếp t̀yến Pk và lực cản không khí Pw với trọng lượng toàn bộ của ôtô. Tỷ số này được ký hiệ̀ là “D” G P k −Pw P i+ P j + Pf G.(f +i)+ . j . δ j j g D= = = = f + i + g .δ j (CT 1-56,tr55) G G G -Xây dựng đồ thị
- Xem thêm -