Bài tập lớn lý thuyết ô tô
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (245.42 KB, 25 trang )
BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XX
BÀI TẬP LỚN
Mơn
LÝ THUYẾT Ơ TÔ
Sinh viên thực hiện:
Lớp:
x
MSV: x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Thầy giáo hướng dẫn: x
Hà Nội, 2022
Lời mở đầu
Sau khi học xong học phần lý thuyết ô tô để hiểu rõ hơn về môn học, cũng như
củng cố kiến thức nhóm bắt tay vào làm bài tập lớn lý thuyết ô tô. Để hiểu rõ hơn về
ứng dụng của động cơ Twinpower Turbo I4 2.0L (B48). Nhóm chúng em thực hiện tìm
hiểu và thu thập bộ số liệu về nguồn động lực và thông số của xe BMW 320i Sport
Line Plus 2020.
Xin trân trọng giới thiệu với mọi người về BMW 320i Sport Line Plus thế hệ
thứ 7. Đây là phiên bản tầm trung của dòng 3-Series thế hệ mới vừa được THACO ra
mắt với việc sở hữu nhiều trang bị hiện đại nhận được rất nhiều sự quan tâm của người
dùng. Phiên bản này được “ cưng chiều “ hết mức khi được trang bị một loạt tiện nghi
ngang ngửa với BMW 330i M-Sport cao cấp nhất. Mẫu BMW 3 Series này sở hữu
thiết kế ngoại thất thể thao và mạnh mẽ để có thể đứng vững trên thị trường xe sang
hiện nay.
Với ngoại thất được trang bị lưới tản nhiệt “quả thận” đặc trưng của thương
hiệu Đức nhưng được vuốt sang 2 bên đèn pha nhiều hơn, khơng cịn “ cứng ” như
phom thiết kế cũ. Gói trang bị ngoại thất Sport Line đem lại cho BMW 320i cản trước
thanh mảnh, thể thao hơn. Ấn tượng đầu xe phải kể tới hệ thống đèn xe “đôi mắt”
Angel Eyes quyến rũ dạng ống quá quen thuộc thu hút mọi ánh nhìn trên những mẫu
xe BMW. Cặp đèn Adaptive LED này có khả năng tự động bật tắt và tích hợp đèn
chiếu sáng ban ngày. Ngoại hình xe rất nổi bật nhờ các đường nét rắn rỏi và bộ lưới tản
nhiệt góc cạnh hơn. Tạo hình thiết kế đuôi xe gọn gàng được vuốt xuống tạo nên tổng
thể cân đối và hoàn chỉnh nhưng vẫn rất sang trọng khi nhìn từ phía sau. Đèn hậu xe
cơng nghệ LED dạng ống với màu nền đỏ cùng phần đèn sương mù trắng phía sau
giúp đi xe thêm phần ấn tượng thu hút mọi ánh nhìn khi di chuyển trên đường.
Về nội thất bước vào bên trong, nội thất của BMW 320i ở thế hệ mới đã được
nâng cấp hiện đại hơn, dễ nhận nhất là vô-lăng 3 chấu có phần thon gọn hơn, cửa gió
điều hịa tạo hình đa giác thay vì hình thang. Khơng gian trong xe sẽ tạo ngay sự ấn
tượng cho khách hàng ngay vì sự thoáng đãng và rộng rãi hàng đầu phân khúc nhờ lợi
thế kích thước tổng thể và chiều dài cơ sở lớn. Nhìn chung, khoang cabin xe kết hợp
đầy đủ yếu tố từ rộng rãi đến hiện đại và sang trọng trong từng chi tiết nhỏ nhất kết
hợp với hệ thống đèn viền trong xe với 11 kiểu màu mang lại cảm giác thân thiện trong
xe. Vơ lăng được tích hợp đầy đủ các phím điều khiển chức năng (âm lượng, menu,
điều khiển giọng nói, ga tự động Cruise Control) và có cả lẫy chuyển số – chi tiết mà
BMW 330i M Sport 2020 thủa mới về Việt Nam (2019) vẫn chưa có. Ngồi ra cịn
thay đổi màu sắc tùy chế độ lái mang lại cảm giác phấn khích cho khách hàng
Phiên bản động cơ trên sản sinh công suất cực đại 184 mã lực tại dải vòng tua
5.000 – 6.500 vịng/phút và mơ-men xoắn cực đại 300 Nm tại dải vòng tua 1.350 –
4.000 vòng/phút đi cùng hộp số tự động 8 cấp. Với mô-men xoắn cực đại tăng thêm 30
Nm, BMW 320i chỉ mất 7,1 giây để tăng tốc từ 0 đến 100 km/h.
Xe được trang bị hộp sô thể thao 8 cấp Steptronic chứ danh của BMW. Đây là
hộp số thể thao cho phép chuyển cấp số cao hơn và lái thoải mái hơn, nhờ vào hệ
thống bánh răng chia độ nhỏ và cự li vòng tua được rút ngắn. Sự kết hợp giữa tiện nghi
tuyệt đối cùng cảm giác năng động ấn tượng và tiết kiệm nhiên liệu. Với hệ thống
kiểm soát khởi động Launch Control, chiếc BMW 320i tạo một ấn tượng là luôn sẵn
sàng để di chuyển, thậm chí khi xe đang đứng yên.
Mục Lục
Lời mở đầu...................................................................................................................2
Mục Lục........................................................................................................................ 3
Chương 1.
Thiết kế sơ bộ........................................................................................4
1.1.
Các thông số phác thảo.................................................................................................4
1.2.
Xác định các thông số ban đầu....................................................................................4
1.2.1.
Xác định các hệ số................................................................................................4
1.2.2.
Xác định hiệu suất của hệ thống truyền lực..........................................................5
1.2.3. Diện tích cản chính diện (F), hệ số cản khí động học (K) và nhân tố cản khí
động học (W).......................................................................................................................5
1.3.
Trọng lượng trên ơ tơ....................................................................................................6
1.3.1.
Xác định trọng lượng tồn bộ của Ơ tơ (..............................................................6
1.3.2.
Phân bố tải trọng (Ga) lên các dầm cầu của ơ tơ...................................................6
1.4.
Chọn lốp Ơ tơ.................................................................................................................6
Chương 2.
Chọn động cơ và xây dựng đường đặc tính ngồi động cơ................7
2.1.
Chọn động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu..............................................................7
2.2.
Xác định công suất cực đại của động cơ....................................................................7
2.3.
Chọn động cơ.................................................................................................................8
2.3.1.
Chọn động cơ thực tế............................................................................................8
2.3.2.
Xây dựng đường đặc tính ngồi của động cơ.......................................................8
2.4.
Tính tỷ số truyền của hệ thống truyền lực................................................................9
2.4.1.
Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0)...................................................................9
2.4.2.
Xác định tỷ số truyền của hộp số và hộp số phụ.................................................10
2.5.
Cân bằng công suất Ô tô............................................................................................12
2.6.
Cân bằng lực kéo ô tô.................................................................................................14
2.7.
Nhân tố động lực học..................................................................................................18
2.7.1.
Cơng thức tính.....................................................................................................18
2.7.2.
Nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi.......................................................19
2.8.
Khả năng tăng tốc của ô tô........................................................................................20
Lời cảm ơn..................................................................................................................25
TÍNH TỐN SỨC KÉO Ơ TƠ
Chương 1.
Thiết kế sơ bộ
1.1.
Các thơng số phác thảo
a. Chủng loại Ơ tơ
Ơ tơ con: dùng để vận chuyển người với số chỗ 5 chỗ kể cả người điều khiển.
b. Tải trọng chuyên chở
Là khối lượng có ích mà Ơ tơ có thể chở được.
c. Vận tốc lớn nhất của Ơ tơ (Vmax)
Là tốc độ lớn nhất của Ơ tơ khi di chuyển trên mặđường nằm ngang mà đường
đó Ơ tơ khơng tăng tốc được nữa.
Xác định các thông số ban đầu
1.2.1. Xác định các hệ số
1.2.
a. Xác định hệ số bám (φd)
Muốn cho Ô tơ máy kéo có thể di chuyển được thì ở vùng tiếp xúc giữa bánh xe
chủ động với mặt đường phải có độ bám (hệ số bám) nhất định.
Hệ số bám này phụ thuộc vào nguyên liệu, tình trạng mặt đường ...
Vì vậy, để có số liệu trong q trình tính tốn chúng em chọn mặt đường bê
tơng nhựa ở trạng thái khô φd = 0.75
b. Xác định hệ số cản lăn (ƒ) của mặt đường
Tích số giữa hệ số cản lăn (ƒ) với trọng lượng toàn bộ (Ga) của Ô tô là lực cản
lăn.
Lực cản lăn sinh ra khi các bánh xe chuyển động trên mặt đường, lực cản lăn
xem như ngoại lực có phương song song với mặt đường, ngược chiều chuyển động, có
điểm đặt tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường.
Do tính chất cơ lý và trạng thái của mặt đường ... khi bánh xe lăn chính là một
trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến hệ số cản lăn.
Ngồi ra, cịn yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến hệ số cản lăn là tốc độ của Ơ
tơ và thực nghiệm chứng tỏ rằng khi Ơ tơ chuyển động < 80km/h thì trị số của hệ số
cản lăn trên mặt đường tốt, bê tông mới hầu như khơng thay đổi và khi tính tốn lấy
giá trị trung bình ƒ0=0.015
Khi tốc độ của Ơ tơ V > 80km/h thì hệ số cản lăn (ƒ) sẽ được tính theo biểu
thức:
ƒ =ƒ0
Với: V là vận tốc của Ô tô [m/s]
c. Xác định hệ số cản tổng cộng (ψ) của mặt đường
Hệ số cản tổng cộng (ψ = f +i) là tổng của hai hệ số cản lăn (f) và độ dốc của
mặt đường (i), nhưng mặt đường thử nghiệm là mặt đường nằm ngang, nên i = 0 và hệ
số cản tổng cộng chính hệ số cản lăn.
ψ = f=0,015
1.2.2. Xác định hiệu suất của hệ thống truyền lực
Bảng 3. Hiệu suất của hệ thống truyền lực () bằng thực nghiệm
Loại ô tô
Xe con và tải nhẹ
Tải – khách
Nhiều cầu chủ động
Hiệu suất của hệ thống truyền lực được tính theo biểu thức sau:
Trong đó:
- hiệu suất của ly hợp;
- hiệu suất của hộp số và hộp số phụ;
- hiệu suất của cardan;
- hiệu suất của truyền lực chính- vi sai;
- hiệu suất của truyền lực cuối cùng;
Dựa vào bảng chúng em chọn hiệu suất của hệ thống truyền lực bằng thực
nghiệm:
1.2.3. Diện tích cản chính diện (F), hệ số cản khí động học (K) và nhân tố
cản khí động học (W).
Dựa vào bảng 4 và chủng loại Ơ tơ thiết kế, sẽ chọn được giá trị chung bình của
hệ số dạng khí động học (K), diện tích cản chính diện (F), nhân tố cản khí động học
(W).
Bảng 4. Giá trị chung bình của hệ số dạng khí động học (K), diện tích cản chính
diện (F), nhân tố cản khí động học (W)
Hệ số dạng khí
động học (K)
[daNs2/m4 ]
Loại ơ tơ
Diện tích
cản chính
diện (F)
[m4 ]
Nhân tố cản
khí động (W)
[daNs2/m2 ]
Có mui
Khơng có mui
Đầu dài
Đầu bằng
Thùng kín
Nội thành
Liên tỉnh
Chọn có mui hệ số dạng khí động học K=0.03 daNs2/m4, diện tích cản chính
diện F=2 m4, nhân tố cản khí động W= 0,04 daNs2/m2.
Trọng lượng trên ơ tơ
1.3.1. Xác định trọng lượng tồn bộ của Ơ tơ (
1.3.
Để thuận tiện cho việc tính tốn, quy định chung: một hành khách có trọng
lượng chung bình là 600N và được mang theo một lượng hành lý tương đương (600N).
a.Trọng lượng bản thân Ơ tơ, Go[N]
Trọng lượng của bản thân là khi đổ đầy nhiên liệu, dầu bơi trơn, nước làm mát.
Có hai để tính G0, đó là:
b. Tải trọng chuyên chở,
Tải trọng chuyên chở là tải trọng có ích mà ơ tơ có chở được.
-Đối với ơ tơ con và ơ tơ khách
Được tính theo cơng thức sau:
Trong đó:
- trọng lượng của một người [N];
- trọng lượng hành lý của một người [N];
n- lượng người theo thiết kế.
c. Trọng lượng tồn bộ của Ơ tơ, Ga[N]
Được tính theo biểu thức sau:
1.3.2. Phân bố tải trọng (Ga) lên các dầm cầu của ô tô
Phân bố tải trọng Ga lên hai trục (dầm cầu) đối với ô tơ con là:
G1= G2= 9675
1.4.
Chọn lốp Ơ tơ
a. Tải đặt trên lốp Ơ tơ của một dầm cầu
Dựa tải trọng phân bố G1[N] và G2[N], sẽ được tải trọng tác dụng lên một lốp
xe dựa theo biểu thức sau:
Trong đó:
- trọng lượng đặt lên một bánh xe dầm cầu chịu tải lớn, [N];
- trọng lượng của ô tô phân bố lên dầm cầu thứ i, [N];
- số bánh xe ở dầm cầu thứ i chịu tải, [N].
b. Chọn lốp Ô tô
Dựa vào thông số nhà sản xuất đưa ra thông số lốp như sau 225/50R18
- hệ số tính đến ảnh hưởng sự biến dạng của lốp Ơ tơ
- bán kính thiết kế bánh xe; [m]
Lốp áp suất thấp nên
Lốp xe có kí hiệu: 225/50R18
- Bán kính lăn (rb) của bánh xe được tính:
Chương 2.
động cơ
2.1.
Chọn động cơ và xây dựng đường đặc tính ngồi
Chọn động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu
Động cơ trên BMW 320i sport line plus thuộc loại động cơ đốt trong sử dụng
nhiên liệu xăng, loại có hạn chế số vịng quay.
2.2.
Xác định cơng suất cực đại của động cơ
a. Xác định công suất của động cơ ứng với vận tốc cực đại của ô tô
Khi ô tô chuyển trên mặt đường có hệ số cản tổng cộng thì cơng suất ứng với
vận tốc cực đại được tính theo cơng thức:
Trong đó:
- hiệu suất của hệ thống truyền lực;
- trọng lượng tồn bộ của Ơ tơ,
- hệ số cản tổng cộng của mặt đường = 0,4;
- hệ số cản lăn của các bánh xe với mặt đường;
i- hệ số cản độ dốc của mặt đường;
- vận tốc lớn nhất của Ơ tơ, ;
K- hệ số cản khí động học, ;
F- diện tích cản chính diện, .
Để các thiết bị như: máy nén khí, máy phát điện, vv…cùng làm việc khi Ơ tơ
chuyển động với vận tốc tối đa thì cơng suất chọn phải lớn hơn cơng suất tính khoảng
(15 29)%.
Như vậy, công suất chọn ứng với vận tốc cực đại sẽ được tính theo biểu thức
sau:
b. Xác định cơng suất động cơ tạo các thời điểm khác nhau
Cơng suất ứng với từng giá trị số vịng quay động cơ được viết theo công thức
thực nghiệm của S.R.Lây Décman:
;
Trong đó
- cơng suất cực đại của động cơ,;
- số vòng quay của trục khuỷu ứng với từng giá trị cơng suất, ;
- số vịng quay của trục khuỷu ứng với công suất cực đại, ;
a,b,c- các hệ số thực nghiệm của S.R.Lây Décman;
Chọn động cơ
2.3.1. Chọn động cơ thực tế
2.3.
Trong một nhóm động cơ đốt trong sử dụng cùng loại nhiên liệu có cùng cơng
suất định mức () nhưng số vịng quay định mức () lại khác nhau thì việc chọn động cơ
nào để lắp lên các Ơ tơ thiết kế cùng công suất cần phải dựa trên số vịng quay , nếu:
- Ơ tơ thiết kế là tải hay khách thì chọn động cơ có số vịng quay được chọn lấy
giá trị nhỏ;
- Ơ tơ thiết kế là con thì chọn động cơ có số vịng quay được chọn lấy giá trị
lớn.
2.3.2. Xây dựng đường đặc tính ngồi của động cơ
Phương trình cơng suất ứng với từng giá trị số vòng quay của trục khuỷu động
cơ được viết theo cơng thức thực nghiệm của S.R.Lây Décman:
;
Trong đó
- cơng suất cực đại của động cơ,;
- số vòng quay của trục khuỷu ứng với từng giá trị công suất, ;
- số vịng quay của trục khuỷu ứng với cơng suất cực đại, ;
a,b,c- các hệ số thực nghiệm của S.R.Lây Décman;
Phương trình Mơmen xoắn ứng với từng giá trị số vịng quay của trục khuỷu
động cơ được viết theo cơng thức dưới đây:
ne/n
N
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
ne
600
1200
1800
2400
3000
3600
4200
4800
5400
6000
6600
Me(N.m)
182,48
194,20
202,57
207,59
209,26
207,59
202,57
194,20
182,48
167,41
149,00
Ne(kW)
15,29
32,54
50,91
69,56
87,66
104,35
118,79
130,15
137,59
140,25
137,30
Dựa vào bảng xây dựng đồ thị đường đặc tính ngồi của động cơ đốt trong ơ tơ
160.00
350.00
140.00
300.00
120.00
250.00
100.00
200.00
80.00
150.00
60.00
100.00
40.00
50.00
20.00
0.00
0
1000
2000
3000
4000
Ne(kW)
5000
6000
0.00
7000
Me(N.m)
Hình 1. Đồ thị đường đặc tính ngồi của động cơ
Tính tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
2.4.1. Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0)
2.4.
Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0) được tính theo cơng thức sau:
Trong đó:
rbx – bán kính bánh xe, [m];
nemax – Số vịng quay lớn nhất của động cơ, [v/ph];
Vmax – Vận tốc lớn nhất của ô tô, [m/s];
Ipc – Tỷ số truyền của hộp số phụ
Ihn – Tỷ số truyền ở số truyền cao của hộp số;
2.4.2. Xác định tỷ số truyền của hộp số và hộp số phụ
a. Xác định tỷ số truyền ở số 1 của hộp số
Ở tỷ số truyền số 1 của hộp số ơ tơ phải vượt qua
Số 1 có tỷ số truyền cao nhất trong dãy số của hộp số, tốc độ tương ứng là chậm
nhất [(3÷5) km/h], ơ tô phải di chuyển ở loại đường () đã chọn và vượt qua được một
độ dốc () theo yêu cầu hoặc dựa vào bảng 9.
Như vậy, cần chọn lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động của ô tô có thể khắc
phục được lực cản tổng cộng trên và để ơ tơ chuyển động ổn định thì khắc phục lực
kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động phải thỏa điều kiện:
Độ dốc () thường sử dụng để ô tô vượt qua ở số truyền của bảng 9
Số 1
Ơ tơ một cầu chủ động
Ơ tơ có nhiều cầu chủ động
Ơ tơ một cầu chủ động nên độ dốc để ô tô vượt qua số truyền ở số truyền 1 là
0
15
Do tốc độ nhỏ [(3÷5) km/h], có thể bỏ qua lực cản khơng khí và điều kiện của
lực kéo của số 1 trên có thể viết:
Trong đó:
– Tỷ số truyền của só 1;
– Mơ men xoắn cực đại, [N.m]
– Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ thiết kế, [N];
– bán kính bánh xe, [m];
– hệ số cản lăn giữa bánh xe với mặt đường ứng với vận tốc lớn nhất () của ô
tô;
– độ dốc mà ô tô thiết kế sẽ vượt qua ở số 1;
– hệ số cản tổng cộng lớn nhất của mặt đường ứng với ô tô chuyển động ở số
1;
– Tỷ số truyền của thanh truyền lực chính;
– tỷ số truyền của hộp phân phối;
– hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Ở tỷ số truyền số 1 của hộp số, lực kéo tiếp tuyến lớn nhất phát ra ở các bánh xe
chủ động của ô tô bị hạn chế điều kiện bám, và được thể hiện:
Hay
Trong đó:
- lực bám ở các bánh xe của cầu chủ động với mặt đường
trọng lượng bám của cầu chủ động
- hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường
Từ (*) và (**) ta có
b. Xác định tỷ số truyền ở các số trung gian
Muốn chọn cấp số truyền cho hộp số cần dựa vào chủng loại ô tô, động cơ,
phạm vi sử dụng của nó. Tiến hành tính các số truyền trung gian sau khi đã xác định
được tỷ số truyền số 1:
Chọn hệ thống tỷ số truyền trung gian theo cấp số nhân
- Có cơng bội: a = ; n: số cấp số
Và tỷ số truyền của các số truyền trung gian được xác định sau:
- Tỷ số truyền ở tay số 1 là:
- Tỷ số truyền ở tay số 2 là: 1,
- Tỷ số truyền ở tay số 3 là: = 10,473:1,2 = 8,69
- Tỷ số truyền ở tay số 4 là: = 7,21
- Tỷ số truyền ở tay số 5 là: = 5,98
- Tỷ số truyền ở tay số 6 là: = 4,96
- Tỷ số truyền ở tay số 7 là: = 4,12
- Tỷ số truyền ở tay số 8 là: = 3,46
- Tỷ số truyền số lùi
Tỷ số truyền của số lùi (i) thường chọn: =1,25. =1,25.12,62= 15,775
2.5.
Cân bằng cơng suất Ơ tơ
a. Phương trình cân bằng cơng suất
Khi xe vận hành cơng suất của động cơ lắp trên ô tô tiêu tốn cho ô tô gồm:
- Công suất mất mát trong HTTL (ma sát, khuấy dầu,…) ();
- Công suất cản lăn ();
- Công suất cản khơng khí ();
- Cơng suất cản qn tính () và
- Cơng suất cản mooc kéo ().
Ta có phương trình cân bằng cơng suất như sau:
Trong đó: là cơng suất kéo trên bánh xe chủ động;
Các thành phần công suất được tính như sau:
Cơng suất kéo trên bánh xe chủ động:
Cơng suất cản lăn:
Trong đó được tính bằng W; G tính bằng N; v tính bằng m/s.
Nếu v tính bằng km/h thì dùng cơng thức: .
Cơng suất cản khơng khí: .
Hoặc nếu v tính bằng km/h.
Các giá trị C;A; xem ở mục (2.2.3).
Công suất cản lên dốc: .
Hoặc: nếu v tính bằng km/h.
Cơng suất cản qn tính: .
Hoặc: nếu v tính bằng km/h.
Cơng suất cản kéo mooc: .
Hoặc: nếu v tính bằng km/h.
Phương trình cân bằng cơng suất tổng qt:
Hoặc:
Nếu v tính bằng km/h.
b. Bảng số liệu giá trị vận tốc ứng với từng tay số
n
e
v
1
v
2
v
3
v
4
600
180
0
17,1
5
20,6
7
24,9
0
30,0
1
240
0
22,8
6
27,5
6
33,2
0
40,0
2
3000
3600
4200
4800
5400
6000
6600
7200
28,58
34,30
40,01
45,73
51,44
57,16
62,88
68,59
34,45
41,34
48,23
55,12
62,01
68,90
75,79
82,68
41,50
49,81
58,11
66,41
74,71
83,01
91,31
99,61
10,0
0
120
0
11,4
3
13,7
8
16,6
0
20,0
1
50,02
60,03
70,03
80,04
90,04
100,0
5
110,0
5
120,06
v
5
12,0
6
24,1
3
36,1
9
48,2
5
60,31
72,38
84,44
96,50
108,5
6
120,6
3
132,6
9
144,75
v
6
14,5
4
29,0
9
43,6
3
58,1
7
72,72
87,26
101,8
0
116,3
5
130,8
9
145,4
3
159,9
8
174,52
v
7
17,5
1
35,0
2
52,5
3
70,0
3
87,54
105,0
5
122,5
6
140,0
7
157,5
8
175,0
9
192,5
9
210,10
v
8
20,8
5
41,7
0
62,5
4
83,3
9
104,2
4
125,0
9
145,9
4
166,7
9
187,6
3
208,4
8
229,3
3
250,18
5,72
6,89
8,30
c. Bảng số liệu của đường đặc tính cân bằng cơng suất
ne
Ne
Nk
600
1200
1800
2400
3000
3600
4200
4800
5400
6000
6600
7200
15,2
9
13,7
6
32,5
4
29,2
8
50,9
1
45,8
2
69,5
6
62,6
1
87,6
6
78,8
9
104,3
5
118,7
9
106,9
1
130,1
5
117,1
4
137,5
9
123,8
3
140,2
5
126,2
3
137,3
0
123,5
7
127,2
3
114,5
1
93,91
v8
21
42
63
83
104
125
146
167
188
208
229
250
Nf
1,63
3,26
4,89
6,52
8,15
9,78
11,41
13,04
14,67
16,30
17,94
19,55
Nw
0,06
0,48
1,63
3,85
7,53
13,01
20,65
30,83
43,90
60,22
80,15
Nf+N
w
1,69
3,74
6,52
10,3
8
15,6
8
22,79
32,07
43,88
58,57
76,52
98,08
103,8
3
123,3
8
d. Đường đặc tính cân bằng cơng suất của Ơ tô
(Được xây dựng trên hệ trục tọa độ trên Đề các, trục hoành thể hiện giá trị của vận tốc
– V – và trục tung thể hiện các giá trị Ne1, NKi, và Nf, Nw)
160.00
140.00
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
Hình 2. Đồ thị đường đặc tính cân bằng cơng suất
2.6.
Cân bằng lực kéo ơ tơ
Điều kiện để Ơ tơ máy kéo có thể chuyển động:
Pφ PKi Pƒ Pi PW PJ Pm
Trong đó:
Pφ - lực bám của bánh xe chủ động với mặt đường;
Pƒ - lực cản lăn của bánh xe với mặt đường;
Pi; - lực cản lên dốc;
PW - lực cản khơng khí;
PJ - lực qn tính;
Pm - lực bám ở móc kéo;
PKi - lực kéo.
Xét trường hợp Ơ tơ máy kéo:
- Khơng kéo mc, tức: Pm = 0;
250.00
300.00
- Chuyển động đều (ổn định), nghĩa là: J= 0, tức: PJ = 0;
- Chuyển động trên mặt đường nằm ngang, nghĩa là: i= 0, tức Pi=0;
Với trường hợp trên thì điều kiện để ơ tơ máy kéo có thể chuyển động:
Pφ PKi Pƒ PW
a. Đồ thị lực bám (Pφ)
Phương trình lực bám (Pφ) của bánh xe chủ động với mặt đường nằm ngang
được viết như sau:
Pφ = f(V)=Gφ..φ= mi. Giφ . φ
Trong đó:
mi - hệ số phân bố tải trọng lên cầu chủ động thứ i khi Ơ tơ chuyển động;
Gφ– trọng lượng bám của ô tô ở cầu chủ động, [N];
φ – hệ số bám;
Phương trình lực bám Pφ của Ơ tơ được thể hiện bằng đồ thị trên hệ trục tọa độ
có mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến (PK) phát ra ở các bánh xe chủ động phụ thuộc
vào vận tốc (V) của Ơ tơ, nghĩa là P = f(V) nó có dạng là một đường thẳng song song
với trục (V).
b. Đồ thị lực cản lăn ( Pf )
Phương trình lực cản lăn (P) giữa các bánh xe với mặt đường, được viết:
Pf = Ga.f [N]
Trong đó:
Ga- trọng lượng tồn bộ của Ơ tơ, [N];
f- hệ số cản lăn giữa các bánh xe với mặt đường, nó phụ thuộc tốc độ của Ơ tơ,
trường hợp vận tốc (V):
-
v< 80km/h, thì sử dụng hệ số cản lăn:
f=f0, với: f0 lấy từ bảng 2
Phương trình lực cản lăn (Pf) giữa các bánh xe với mặt đường:
Pf = Ga.fo [N]
-
v> 80km/h, hệ số cản lăn (f) được tính từ biểu thức:
f=f0 , với: f0 lấy từ bảng 2
Phương trình lực cản lăn (Pf) giữa các bánh xe với mặt đường:
Pf = f(ne) = Ga.f0 [N]
Có: Vhi = [m/s]
Phương trình lực cản lăn Pf của Ơ tơ được thể hiện bằng đồ thị trên hệ trục tọa
độ có mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến (PK) phát ra ở các bánh xe chủ động phụ
thuộc vào vận tốc (V) của Ơ tơ, nghĩa là P = f(V) nó có dạng là:
- Một đường thẳng song song với trục (V) khi vận tốc của ơ tơ máy kéo cịn nhỏ
hơn hoặc bằng 80km/h
- Và khi vận tốc này tăng lớn hơn 80km/h thì đồ thị này bắt đầu cong có
dạng của một nhánh Parabol theo phương trình lực cản lăn (P) tương ứng.
c. Đồ thị tổng lực cản của khơng khí (PW) và lực cản lăn (Pf )
Phương trình tổng lực cản của khơng khí (PW) và lực cản lăn (Pf ) của ô tô, được
viết:
PC = PW + Pf = f(ne)= W.Vhi2 + Ga.f [N]
Trong đó:
PW = W.Vhi2 - lực cản khơng khí;
W - nhân tố cản khí động, [N.s2/m2];
Vhi - vận tốc của ô tô ở tỷ số truyền của số thứ i, [m/s];
Phương trình lực cản tổng PC = PW + Pf của Ơ tơ được thể hiện bằng đồ thị trên
hệ trục tọa độ có mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến (PK) phát ra ở các bánh xe chủ
động phụ thuộc vào vận tốc (V) của ô tô, nghĩa là P = f(V) và khi vận tốc của nó:
- Cịn nhỏ hoặc bằng 80km/h thì đồ thị thể hiện dựa theo phương trình sau:
PC = PW + Pf0 = f(V)=W.Vhi2 + Ga.f0
- Lớn hơn 80km/h thì đồ thị thể hiện dựa theo phương trình sau:
PC = PW + Pf0 = f(V)=W.Vhi2 + Ga.f0
Với: f0 lấy từ bảng 2
d. Đồ thị lực kéo (PKi )
Phương trình lực kéo ứng với từng số trên ô tô, được viết:
Với
Trong đó:
- Mơ men xoắn của trục khuỷu động cơ trên ô tô được trích từ bảng số liệu của đường
đặc tính ngồi của động cơ. [N.m]
- cơng suất có ích ứng với mỗi giá trị số vòng quay () của động cơ.
- tỷ số truyền của tay số thứ i.
- tỷ số truyền của truyền lực chính.
- hiệu suất của hệ thống truyền lực.
- bán kính bánh xe.[m]
Phương trình lực kéo (PKi ) ứng với từng số i của ô tô được thể hiện bằng đồ thị theo
từng số trên hệ trục toạ độ có mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến (Pk) phát ra ở các
bánh xe chủ động phụ thuộc vào vận tốc (V) của Ơ tơ, nghĩa là P=F(V).
e. Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô.
Khi ô tô máy kéo:
-
Chuyển động đều ( ổn định ), nghĩa là: J=0 tức Pj=0;
Chuyển động trên mặt đường nằm ngang nghĩa là: i=0, tức là Pi=0;
Khơng kéo móc tức là Pm=0;
Thì phương trình cân bằng lực kéo được biểu thị: PKi =PC =Pf + PWi
Đường đặc tính cân bằng lực kéo của ô tô máy kéo trên hệ trục toạ độ có mối quan hệ
giữa lực kéo tiếp tuyến (PK) phát ra bở các bánh xe chủ động phụ thuộc vào vận tốc
(V) của ô tô, nghĩa là P=f(V).
Me(N.m)
v1(Km/h
)
Fk1(N)
182,5
194,2
202,6
207,6 209,3
207,6
202,6
194,2
182,5
167,4
149,0
5,72
11,43
17,15
22,86 28,58
34,30
40,01
45,73
51,44
57,16
62,88
6499
6916
7214
7393
7453
7393
7214
6916
6499
5962
5306
Fw1(N)
v2(Km/h
)
Fk2(N)
1
3
7
13
20
28
38
50
63
78
95
6,89
13,78
20,67
27,56 34,45
41,34
48,23
55,12
62,01
68,90
75,79
5391
5738
5985
6133
6183
6133
5985
5738
5391
4946
4402
Fw2(N)
v3(Km/h
)
Fk3(N)
1
5
10
18
28
41
56
73
92
114
137
8,30
16,60
24,90
33,20 41,50
49,81
58,11
66,41
74,71
83,01
91,31
4475
4762
4968
5091
5132
5091
4968
4762
4475
4105
3654
Fw3(N)
v4(Km/h
)
Fk4(N)
2
7
15
26
41
59
81
105
134
165
199
10,00
20,01
30,01
40,02 50,02
60,03
70,03
80,04
90,04
100,05
110,05
3713
3951
4121
4224
4258
4224
4121
3951
3713
3406
3032
Fw4(N)
v5(Km/h
)
Fk5(N)
2
10
22
38
60
86
117
153
194
239
290
12,06
24,13
36,19
48,25 60,31
72,38
84,44
96,50
108,56
120,63
132,69
3079
3277
3418
3503
3531
3503
3418
3277
3079
2825
2514
Fw5(N)
v6(Km/h
)
Fk6(N)
3
14
31
56
87
125
171
223
282
348
421
14,54
29,09
43,63
58,17 72,72
87,26
101,80
116,35
130,89
145,43
159,98
2554
2718
2835
2906
2929
2906
2835
2718
2554
2343
2085
Fw6(N)
v7(Km/h
)
Fk7(N)
5
20
46
81
126
182
248
324
410
506
612
17,51
35,02
52,53
70,03 87,54
105,05
122,56
140,07
157,58
175,09
192,59
2122
2258
2355
2414
2433
2414
2355
2258
2122
1946
1732
Fw7(N)
v8(Km/h
)
Fk8(N)
7
29
66
117
183
264
359
469
594
733
887
20,85
41,70
62,54
83,39
104,24
125,09
145,94
166,79
187,63
208,48
229,33
1782
1896
1978
2027
2043
2027
1978
1896
1782
1635
1455
Fw8(N)
10
42
94
166
260
374
509
665
842
1040
1258
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
Hình 3. Đồ thị cân bằng lực kéo ơ tơ
Nhân tố động lực học
2.7.1. Cơng thức tính
2.7.
Nhân tố động lực học (Di) ứng với từng số i là mối quan hệ giữa hiệu số của lực kéo
tiếp tuyến (PKi) với lực cản khơng khí (PWi) ứng với từng số i, chia cho trọng lượng
tồn bộ (Ga) của ơ tơ, được viết:
Trong đó:
- mơ men xoắn trục khuỷu động cơ. [N.m]
- tỷ số truyền thứ i;
- tỷ số truyền của truyền lực chính;
- hiệu suất hệ thống truyền lực;
- bán kính bánh xe; [m]
- nhân tố cản khí động học, [N.s2/m2]
- vận tốc ô tô ở tỷ số truyền thứ i, [m/s]
- trọng lượng tồn bộ ơ tơ, [N];
Nhân tố động lực học của ơ tơ tính theo điều kiện bám ( được tính theo biểu thức sau:
Trong đó:
- hệ số phân bố tải trọng lên cầu chủ động khi ô tô chuyển động;
- trọng lượng bám ở cầu chủ động phía sau, [N];
- hệ số bám;
Để ô tô chuyển động được trên mặt đường ngang (i=0)
Đồ thị đặc tính động lực xe du lịch ( tham khảo xe uoat 111 )
2.7.2. Nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi
Nhân tố động lực học ô tô tương ứng với trọng lượng bất kỳ được tính theo biểu thức
sau:
Trong đó:
- nhân tố động lực học tương ứng trọng lượng mới của ô tô;
- trọng lượng mới của ô tô;
- nhân tố động lực học của ô tô tương ứng khi chất đủ tải.
- trọng lượng khi ơ tơ chất đủ tải;
Đặt:
Với: - góc của tia ứng với số phần trăm (%) tải trọng sử dụng so với tải trọng định mức
của ô tô
Bảng số liệu
v1(Km/h)
5,72
D1
0,34
v2(Km/h)
6,89
D2
0,28
v3(Km/h)
8,30
D3
0,23
10,0
0
0,19
12,0
6
0,16
14,5
4
0,13
17,5
1
0,11
20,8
5
0,09
v4(Km/h)
D4
v5(Km/h)
D5
v6(Km/h)
D6
v7(Km/h)
D7
v8(Km/h)
D8
11,4
3
0,36
13,7
8
0,30
16,6
0
0,25
20,0
1
0,20
24,1
3
0,17
29,0
9
0,14
35,0
2
0,12
41,7
0
0,10
17,1
5
0,37
20,6
7
0,31
24,9
0
0,26
30,0
1
0,21
36,1
9
0,18
43,6
3
0,14
52,5
3
0,12
62,5
4
0,10
22,8
6
0,38
27,5
6
0,32
33,2
0
0,26
40,0
2
0,22
48,2
5
0,18
58,1
7
0,15
70,0
3
0,12
83,3
9
0,10
28,58
34,30
40,01
45,73
51,44
57,16
62,88
0,38
0,38
0,37
0,35
0,33
0,30
0,27
34,45
41,34
48,23
55,12
62,01
68,90
75,79
0,32
0,31
0,31
0,29
0,27
0,25
0,22
41,50
49,81
58,11
66,41
74,71
83,01
91,31
0,26
0,26
0,25
0,24
0,22
50,02
60,03
70,03
80,04
90,04
0,22
0,21
0,21
0,20
60,31
72,38
84,44
96,50
0,18
0,17
72,72
87,26
0,14
0,14
105,0
5
0,11
125,0
9
0,09
0,17
101,8
0
0,13
122,5
6
0,10
145,9
4
0,08
0,16
116,3
5
0,12
140,0
7
0,09
166,7
9
0,06
0,18
108,5
6
0,14
130,8
9
0,11
157,5
8
0,08
187,6
3
0,05
0,20
100,0
5
0,16
120,6
3
0,13
145,4
3
0,09
175,0
9
0,06
208,4
8
0,03
0,18
110,0
5
0,14
132,6
9
0,11
159,9
8
0,08
192,5
9
0,04
229,3
3
0,01
87,54
0,12
104,2
4
0,09
Đường đặc tính nhân tố động lực học của ơ tơ.
(được xây dựng trên hệ trục tọa độ trên đề các, trục hoành thể hiện giá trị của vận tốc
và nhân tố động lực học (V, D)- và trục tung thể hiện các giá trị f, ,
0.02
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.00
0.00
0.00
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
Hình 4. Đồ thị nhân tố động lực học
2.8.
Khả năng tăng tốc của ô tơ.
Áp dụng cơng thức(3.60):
Ta có bảng :
1,28889
δi1
7
1,21443
δi2
1
1,16327
δi3
4
1,12797
δi4
6
1,10364
δi5
1
1,08690
δi6
2
1,07546
δi7
2
1,06795
δi8
7
Gia tốc của xe được xác định theo cơng thức:
Trong đó:
D- nhân tố động lực của xe
- hệ số cản lăn
250.00
- gia tốc trọng trường (g=9,81 )
- hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay xe khi tăng tốc
để đơn giản khi tính: ta tính với trường hợp xe tăng tốc trên đường bằng ở các số
truyền. Do đó ( Đã tính ở phần trước )
a.Bảng gia tốc
v1(Km/h
)
j1
v2(Km/h
)
j2
v3(Km/h
)
j3
v4(Km/h
)
j4
v5(Km/h
)
j5
v6(Km/h
)
j6
v7(Km/h
)
j7
v8(Km/h
)
j8
5,7
2,442
11,4
2,605
17,1
2,721
22,9
2,789
28,6
2,810
34,3
2,783
40,0
2,708
45,7
2,586
51,4
2,417
57,2 62,9
2,200 1,936
6,9
2,006
13,8
2,141
20,7
2,236
27,6
2,291
34,4
2,307
41,3
2,282
48,2
2,218
55,1
2,114
62,0
1,970
68,9
75,8
1,787 1,563
8,3
1,645
16,6
1,756
24,9
1,834
33,2
1,878
41,5
1,888
49,8
1,865
58,1
1,808
66,4
1,718
74,7
83,0 91,3
1,593 1,436 1,245
10,0
1,345
20,0
1,436
30,0
1,499
40,0
1,532
50,0
1,537
60,0
1,513
70,0
1,461
80,0
1,380
90,0
1,270
100,0 110,1
1,131 0,964
12,1
1,096
24,1
1,169
36,2
1,218
48,3
1,242
60,3
1,241
72,4
1,214
84,4
1,163
96,5
1,087
108,6
0,986
120,6 132,7
0,860 0,709
14,5
0,888
29,1
0,947
43,6
0,983
58,2
0,997
72,7
0,988
87,3
0,957
101,8
0,904
116,3
0,828
130,9
0,729
145,4 160,0
0,609 0,465
17,5
0,717
35,0
0,762
52,5
0,786
70,0
0,789
87,5
0,771
105,1
0,731
122,6
0,671
140,1
0,589
157,6
0,487
175,1 192,6
0,363 0,218
20,8
0,583
41,7
0,615
62,5
0,627
83,4
0,618
104,2
0,587
125,1
0,536
145,9
0,463
166,8
0,370
187,6
0,255
208,5 229,3
0,120 0,000
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
Hình 5. Đồ thị gia tốc của ơ tơ
b.Bảng gia tốc ngược
v1(Km/h
)
1/j1
v2(Km/h
)
1/j2
v3(Km/h
)
1/j3
v4(Km/h
)
1/j4
v5(Km/h
)
1/j5
v6(Km/h
)
1/j6
v7(Km/h
)
1/j7
v8(Km/h
)
1/j8
5,7
0,41
0
11,4
0,38
4
17,1
0,36
8
22,9
0,35
9
28,6
0,35
6
34,3
0,35
9
40,0
0,36
9
45,7
0,38
7
51,4
0,41
4
57,2
0,45
5
62,9
0,51
7
6,9
0,49
8
13,8
0,46
7
20,7
0,44
7
27,6
0,43
6
34,4
0,43
4
41,3
0,43
8
48,2
0,45
1
55,1
0,47
3
62,0
0,50
8
68,9
0,56
0
75,8
0,64
0
8,3
0,60
8
16,6
0,56
9
24,9
0,54
5
33,2
0,53
3
41,5
0,53
0
49,8
0,53
6
58,1
0,55
3
66,4
0,58
2
74,7
0,62
8
10,0
0,74
3
20,0
0,69
6
30,0
0,66
7
40,0
0,65
3
50,0
0,65
1
60,0
0,66
1
70,0
0,68
5
80,0
0,72
5
12,1
0,91
3
24,1
0,85
5
36,2
0,82
1
48,3
0,80
5
60,3
0,80
6
72,4
0,82
3
14,5
1,12
6
29,1
1,05
6
43,6
1,01
7
58,2
1,00
3
72,7
1,01
2
17,5
1,39
4
35,0
1,31
2
52,5
1,27
2
70,0
1,26
7
20,8
1,71
7
41,7
1,62
5
62,5
1,59
5
83,4
1,61
9
87,5
1,29
7
104,
2
1,70
3
87,3
1,04
5
105,
1
1,36
7
125,
1
1,86
6
84,4
0,86
0
101,
8
1,10
7
122,
6
1,49
1
145,
9
2,15
8
96,5
0,92
0
116,
3
1,20
8
140,
1
1,69
7
166,
8
2,70
3
90,0
0,78
7
108,
6
1,01
4
130,
9
1,37
1
157,
6
2,05
5
187,
6
3,91
5
83,0
0,69
6
100,
0
0,88
4
120,
6
1,16
3
145,
4
1,64
3
175,
1
2,75
5
208,
5
8,34
5
91,3
0,80
3
110,
1
1,03
7
132,
7
1,41
0
160,
0
2,14
9
192,
6
4,58
2
229,
3
9.000
8.000
7.000
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
0.000
0.0
20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0 180.0 200.0 220.0 240.0 260.0
Hình 6. Đồ thị gia tốc ngược
c. Đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô.
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 khơng thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó khơng có quan
hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa sự tăng tốc của ơ tơ 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 trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc dựa vào đồ 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).
Để tiện hơn cho tính tốn 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…
V (m/s)
0
5,72
11,43
17,15
22,86
28,58
34,30
40,01
45,73
51,44
57,16
62,88
62,07
68,90
75,79
1/j
0
0,41
0,38
0,37
0,36
0,36
0,36
0,37
0,39
0,41
0,45
0,52
0,52
0,56
0,64
t (s)
0
1,17
3,44
5,59
7,66
9,70
11,75
13,83
15,99
18,28
20,76
23,53
23,12
26,79
30,92
S (m)
0
10,04
49,13
111,75
197,05
305,04
436,46
592,87
776,87
992,48
1245,87
1470,22
1513,81
1938,16
1219,25
3,07
83,01
91,31
90,30
100,05
110,05
22,51
120,63
0,64
0,70
0,80
0,80
0,88
1,04
1,04
1,16
-15,59
37,81
44,04
43,23
51,45
61,06
-29,72
78,19
132,69
1,41
93,70
131,39
1,41
91,87
145,43
1,64
113,31
159,98
55,74
2,15
2,15
140,89
-83,12
175,09
2,75
209,50
192,59
4,58
273,74
190,89
4,58
265,93
208,48
8,34
379,64
229,33
466,63
-670,99
3295,89
3999,01
4114,04
5405,17
4047,30
-2127,22
9902,95
12372,6
4
12716,4
6
17303,0
7
15195,4
9
-9593,32
38515,2
1
52486,8
4
53103,4
7
83106,0
1
53506,0
6
400
350
300
250
200
t (s)
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
Hình 7. Đồ thị thời gian tăng tốc theo thời gian
80000
70000
60000
50000
40000
S (m)
30000
20000
10000
0
0
50
100
150
200
250
Hình 8. Đồ thị quãng đường tăng tốc
