Bài tập lơn lý thuyết ô tô chuẩn
Bài tập lơn lý thuyết ô tô chuẩn
doc – 68 trang
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC
LÝ THUYẾT ÔTÔ
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ KHÁCH
Sinh viên thực hiện:
Phạm Hữu Truyền
Trần Văn Hóa
Lớp:
ĐH- CN ÔTÔ K5A
Giáo viên hướng dẫn :
Vinh, tháng 3 năm 2013
1|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
1|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
1|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
Đề số: 3
Trường đại học sư phạm kỹ thuật vinh
Khoa cơ khí động lực
********
Bài tập lớn
Môn học lý thuyết ô tô
Họ tên sinh viên: Trần Văn Hóa
Lớp:DHCN ÔTÔ K5A Khóa:2010-2014
Tên bài tập: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ KHÁCH
I. SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:
– Số hành khách: 10
– Tốc độ lớn nhất: Vmax = 105 km/h
– Hệ số cản lăn của mặt đường: f = 0,017
– Độ dốc của mặt đường
130
II. NỘI DUNG CẦN HOÀN THÀNH
1/ Xây dựng đặc tính ngoài động cơ.
N e f (ne)
–
M e f (ne)
2/ Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực.
– Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính ( )
i0
– Xác định tỷ số truyền của hộp số chính ( )
ih
3/ Tính toán chỉ tiêu động lực học của ôtô
– Tính toán chỉ tiêu về công suất ( )
Nk
– Tính toán chỉ tiêu về lực kéo ( )
Pk
2|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
2|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
2|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
– Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải (D) và tải thay đổi (
Dx
)
– Tính toán khả năng tăng tốc của ôtô:
+ Gia tốc (j)
+ thời gian tăng tốc (t)
+ Quảng đường tăng tốc (s)
III. BẢN VẼ:
1/ Đồ thị đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.
2/ Các đồ thị; Cân bằng công suất, cân bằng lực kéo, nhân tố động lực
học, gia tốc và gia tốc ngược, thời gian tăng tốc, quảng đường tăng tốc.
3/ Tất cả các đồ thị đều biểu thị trên tờ giấy kẻ ô ly khổ
A0
Ngày giao đề: ………………/……/ 2012
Ngày hoàn thành: …………./..…../ 2013
Duyệt bộ môn
Giáo viên hướng dẫn
Phạm Hữu Truyền
3|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
3|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
3|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
Nhận xét , đánh giá bài tập lớn
Giáo viên hướng dẫn:
4|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
4|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
4|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
Kết quả đánh giá:
Giáo viên chấm:
lời nói đầu
5|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
5|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
5|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
Ôtô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện di 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 trưởng khoa Phạm hữu truyền , cùng giáo viên giảng dạy 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.
6|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
6|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
6|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
TRẦN VĂN HÓA
A: THUYẾT MINH
B: TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ
I: CÁC THÔNG TIN CHO TRƯỚC
1) Loại ôtô
Từ yêu cầu số hành khách là 10. Thì số chỗ ngồi trên ô tô phải đảm bảo chở
được 10 khách 1 lái xe và 1 phụ tải. Nên ta chọn ô tô chở khách có số chỗ ngồi
n 20
, số chỗ đứng
n 27
( và chọn loại ô tô
4 2
: cầu chủ động sau có 4 bánh
xe).
2) Tải trọng chuyên chở
– gồm 47 người và hành lý.
3) Tốc độ lớn nhất của ôtô
–
Vmax 105km/ h
(≈
Vmax
29,17m / s)
4) Hệ số cản của mặt đường
f 0,017
ở số truyền cao:
tương ứng với vận tốc cao nhất
(lúc này xe đang chạy trên đường bằng)
7|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
7|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
7|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
5) Hệ số cản lớn nhất của mặt đương mà ô tô có thể khắc phục được ở số
I
là
f i 0,017 tgx 0,017 tg130 0,248
6) Loại động cơ: Động cơ xăng loại không hạn chế vòng quay.
7) Loại hệ thống truyền lực: một cầu chủ động phía sau.
II CÁC THÔNG SỐ CHỌN:
1) Trọng lượng bản thân ô tô:
Go
– Dựa vào các thông số kỹ thuật ô tô khách ta có với mẫu xe có 20 chỗ ngồi, 27
chỗ đứng ta xác định được
Go 4340kg
.
2) Hệ số cản không khí k, diện tích chính diện của ôtô và nhân tố của không khí
W
.
– Đây là loại xe khách và dựa vào thông số kích thước của mẫu ôtô đã chọn ở
trên, nên diện tích của chính diện (F) được tính theo biểu thức gần đúng sau:
F B.H 1,9.2,8 5,32m2
Trong đó:
B 1900mm(1,9m)
H 2800mm (2,8m)
:chiều rộng cơ sở của ôtô
:chiều cao lớn nhất của ôtô
– Dựa vào mẫu xe đã chọn ta tìm được hệ số cản của không khí
2
2
k 0,03(kgS / m )
.
– Từ đây ta xác định được nhân tố cản không khí:
8|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
8|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
8|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
W K .F 0,03.5,32 0,1596(kgS2 / m 2 )
3) Phân bố tải trọng lên các cầu xe ( ở trạng thái tĩnh, đầy tải)
– Đây là ô tô khách nên có thể chọn phân bố trọng lượng lên cầu trước và cầu
sau như sau:
– cầu trước:
– cầu sau:
G1 38,97%G
G2 61,03%G
(G: khối lượng của ô tô khi đầy tải)
4) Hiệu suất cơ khí của hệ thống truyền lực :
t
– Để đánh giá sự tổn thất năng lượng trong hệ thống truyền lực người ta dùng
hiệu suất trong hệ thống truyền lực
(t )
là tỉ 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: đối với xe khách thì
t 0,8 0,85
nên ta chọn
t 0,85
(theo mẫu xe đã có)
III TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN
1) Xác định trọng lượng toàn bộ ôtô
G
(khi đầy tải)
– Đối với ôtô chở khách được xác định như sau:
G G0 nh.Gn Ghl
9|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
9|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
9|Page
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
Trong đó:
G0 :
Gh :
nh :
trọng lượng bản thân ôtô
khối lượng của một hành khách
số lượng hành khách kể cả lái xe và phụ xe.
Ghl :
khối lượng hành lý.
Ta có quy định mỗi hành khách được 15kg hành lý
=>
Với
Ghl nh .15 47.15 705kg
G0 4340kg; nh 47vàGh 60 kg
Ta tính được trọng lượng toàn bộ ôtô khi đầy tải:
G 4340 47.60 705 7865kg
2) Chọn lốp:
* Xác định tải trọng tác dụng lên một bánh xe ôtô.
– Ta có phân bố tải trọng lên các cầu như sau:
G1 38,97%G 38,97%.7865 3065 kg
G1 61,03%G 61,03%.7865 4800 kg
10 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
10 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
10 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
– Dựa vào tải trọng phân bố
G1 :
và
G2
sẽ xác định được tải trọng tác dụng lên
một lốp xe dựa theo biểu thức sau:
Gbi
Trong đó
Gbi :
Gi :
nbi :
– Từ đó ta có:
Gi
nbi
trọng lượng đặt lên một bánh xe (kg)
trọng lượng của ôtô phần bố lên dầm cầu thứ
số bánh xe ở đầu cầu dầm cầu thứ
i
i (kg)
chịu tải.
Đối với bánh xe trước:
Gb1
G1 3065
1532,5kg
nb1
2
Đối với bánh xe sau:
Gb 2
G2 4800
1200kg
nb 2
4
* Chọn lốp dựa trên tải trọng tác dụng lên một bánh xe cầu trước và cầu sau ta
dựa vào bảng I: “kích thước lốp theo tải trọng và áp suất” ta chọn lốp như sau:
– đối với bánh xe trước: có kích thước lốp : B-d: 9-20 (insơ)
– đối với bánh xe sau có kích thước lốp : B-d: 8,25-20 (insơ)
Trong đó: – B: bề rộng của lốp (insơ)
– d: đường kính của vành bánh xe (insơ)
11 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
11 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
11 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
Từ đó xác định được bán kính thiết kế theo công thức sau:
với bánh trước:
r01 (9
d
r0 B 25,4
2
20
)25,4 482,6mm
2
với bánh sau:
r02 (8,25
20
)25,4 463,55mm
2
– vì cầu sau là cầu chủ động nên ta xác định được bán kính làm việc trung bình
của ôtô cho bánh xe sau và lấy giá trị này cho các công thức tính toán sau:
Ta có
rb r0 .
Trong đó –
r0 :
bán kính thiết kế:
–
r0 r02
:hệ số tính đến sự biến dạng của lốp, phụ thuộc vào loại
lốp.
– với xe chọn được thì lốp dùng trên xe là lốp có áp suất thấp nên
ta chọn
0,93 0,935
0 0.93
rb 463,55.0,93 431mm
Vậy bán kính làm việc của ôtô là
rb 0,431(m)
.
3) Xây dựng đặc tính ngoài của động cơ.
a) Xác định công suất cực đại của động cơ.
12 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
12 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
12 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
* Xác định công suất cực đại của động cơ ứng với vận tốc cực đại của ôtô.
– Khi ôtô chuyển động trên mặt đường có hệ số cản tổng cộng thì công suất ứng
với vận tốc cực đại được xác định theo công thức:
1
3
N v G. .Vmax kF.Vmax
nt
;
(w)
Trong đó:
nt :
hiệu suất của hệ thống truyền lực.
G:
trọng lượng của toàn bộ ôtô khi đầy tải (kg)
Vmax :
vận tốc lớn nhất của ôtô
(m / s)
W=K.F :nhân tố cản không khí(
NS 2 / m 2
)
: hệ số cản tổng cộng của mặt đường ở vận tốc
lớn nhất.
– Khi ô tô chuyển động với vận tốc lớn nhất là lúc ôtô đang chuyển động trên
đường bằng, nghĩa là
0 f tg f 0,017
– Vậy công suất của động cơ ứng với vận tốc cực đại còn được xác định theo
công thức sau:
Nv
với
[mã lực (ml)]3
max
1 G. .Vmax kF.V
nt 270
3500
G[kg] ; f ; Vmax km / h ; W k.F kgS2 / m 2
13 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
13 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
13 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
– Thay các số liệu ứng với các đơn vị ta được:
7865.0,017.105 0,1596.1053
123,28
270
3500
1
Nv
nt
ml
– Để các thiết bị như máy nén khí, máy phát điện, điều hòa…. Cùng làm việc khi
ôtô chuyển động với vận tốc tối đa thì công suất chọn phải lớn hơn công thức
tính trên khoảng (10-30%). Như vậy, công suất chọn ứng với vận tốc cực đại
sẽ đươc tính theo công thức sau: ta chọn lớn hơn 15% và ta dùng công suất này
để chọn động cơ
Ta có:
N v 115%
1
nt
3
G. .Vmax W .Vmax
270
3500
ml
115% .123,28 141,77 ml
* Xác định công suất cực đại của động cơ.
– Ta dựa vào công thúc thực nghiệm của SR.Lây Decman.
2
n
ne
e
N e N e max a.
b .
nN
nN
Trong đó: –
vòng / phút
ne
N e max
n
c. e
nN
3
ml
: công suất cực đại của đông cơ
ml
: số vòng quay của trục khuỷu ứng với từng giá trị công suất
.
14 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
14 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
14 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
–
vòng / phút
–
số vòng quay của trục khuỷu ứng với công suất cực đại
.
a, b, c :
– Ta có: khi
N e max
nN :
các hệ số thực nghiệm của
N e N v
thì
ne ne max
và
N e max
SR
.LâyDécman.
sẽ được tính theo công thức sau:
Nv
n
n
a. e max b. e max
nN
nN
Ta đặt
n
e max
nN
2
n
c. e max
nN
thì ta có
3
Nv
N e max
a. b.2 c.3
– Vì động cơ được chọn là động cơ xăng không có bộ phận hạn chế số vòng
quay nên ta dựa vào tài liệu hướng dẫn chọn được:
a b c 1;
– Từ đây ta có:
giá trị
nằm từ :
1,1 1,3
ta chọn
1,1
Nv
123,28
N e max
125,92 ml
2
3
a. b. c. 1,1 1,12 1,13
b) Xây đựng đường đặc tính ngoài của động cơ.
* Phương trình đặc tính ngoài của động cơ.
– Phương trình công suất ứng với từng giá trị số vòng quay của trục khuỷu động
cơ được viết theo công thức thực nghiệm của SR.LâyDecman:
15 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
15 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
15 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
n
n
N e f ne N e max a. e b. e
nN
nN
2
n
c. e
nN
3
ml
– Phương trình mômen xoắn ứng với từng giá trị số vòng quay của trục khuỷu
động cơ được viết theo công thức:
Ta có
2
3
n
ne
ne
e
M e M e max .
. c. kg.m
n N nN
n N
1 N
1 30 N e max
M e max . e max .
g e
g ne
kg.m
2
3
ne
ne 1
30 N e max ne
Me
. a.
b. c. .
ne nN
nN
nN g
Trong đó
N e max
: công suất cực đại của động cơ
ne : vòng / phút ;
Hoặc :
Me
g.m
W
g : gia tốc trọng trường.
còn được tính theo công thức sau:
M e 7,162.
Trong đó:
Ne
ne
N e : ml
ne : vòng/ phút
M e : kg.m
* Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ.
16 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
16 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
16 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
– Đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bể
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 đối với mỗi lại động cơ sẽ có một đường đặc tính ngoài, nhưng vô số
đường đặc tính cục bộ.
Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài bằng thực nghiệm, ta có thể xác
định đường đặc tính nói trên nhờ công thức thực nghiệm của
SR.LaayDecman.
* Đường biểu diễn công suất của động cơ:
N e f ne N e max a.’ b.’2 c.’3
Trong đó :
–
,
N e max nN
Ne , ne :
: công suất lớn nhất của động cơ và hộp số vòng quay tương ứng.
công suất và vòng quay ở một điểm trên đường đặc tính ngoài động
cơ.
–
a, b, c :
hệ số thực nghiệm của RS.Lây Déc man.
n
’ e :
nN
các đại lượng
ne , nN
đã biết.
– Để động cơ có thể hoạt động ổn định ở số vòng quay
N e min
ta lấy
N e min 0,2nN ; ne 0,3nN ; ne 0,4nN ;…. ; ne max nN
17 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
17 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
17 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
với
1,1 ne max 1,1nN
– Đối với ô tô chở khách, dùng động cơ xăng dựa vào mẫu xe đã chọn ta có được
số vòng quay tương ứng với công suất nhất là:
– Trong khi lập bảng lập tỷ số
ngoặc
Đặt:
ne
0,2; 0,3; ….. 1,1
nN
của công thức trên để việc tính
A a./ b.’2 c.’3
Ne
nN 3600 vòng / phút
sau đó tính sẵn biểu thức trong
tiên lợi và nhanh.
N e N e max . A
* Đường biểu diễn mô men xoắn của động cơ
N
M e f ne 716,12. e
ne
– Lập bảng quan hệ
các thông số
Ne
và
(các đại lượng
kg.m
Me
theo
ne
N e max 125,92 cv
Ne
và
ne
đã có giải thích ở trên)
để vẽ đồ thị đặc tính ngoài động cơ, với
nN 3600 vòng/ phút
Bảng : I
ne(v/ph)
A
720
0.232
1080
0.363
1440
0.496
1800
0.625
2160
0.744
2520
0.847
2880
0.928
3240
0.981
3600
1
3960
0.979
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
N e (ml)
29.21
45.71
62.46
78.70
93.68
0.7
106.6
5
0.8
116.8
5
0.9
123.5
3
1
125.9
2
1.1
123.2
8
M e (kg.m)
29.06
30.31
31.06
31.31
31.06
30.31
29.06
27.31
25.05
22.30
λ’=n e /n
N
18 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
18 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
18 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
* Vẽ đồ thị đặc tính ngoài:
– Dựa vào các giá trị
N e f1 ne ;
ne , N e , M e
trong bảng quan hệ ta vẽ đồ thị
M e f 2 ne
19 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
19 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
19 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
(ml) Ne
(KGm) Me
B
125.92
123.28
A
Nmax
Ne
C
Me
Mmax
31.31
ne (v/f)
720
1080
1440
1800
2160
2520
2880
3240
3600
3960
Hình 1: Đồ thị đặc tính ngoài của ô tô khách
20 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
20 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa
20 | P a g e
Bµi tËp lín «t«
sv: trần Văn Hóa