Bài tập lớn lý thuyết ô tô tên đề tài tính toán sức kéo ô tô loại ô tô xe con 1 cầu tải trọngsố chỗ ngồi 7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ
------  ------

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ơ TƠ
Tên đề tài: Tính tốn sức kéo ơ tơ
Loại ô tô: Xe con 1 cầu

Tải trọng/Số chỗ ngồi: 7

Vận tốc chuyển động cực đại: 180 Km/h
Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất:

max = 0.45

Xe tham khảo: Mitsubishi Pajero Sport
Sinh viên: Nguyễn Việt Huy
MSV: 191302844
Lớp: Kỹ thuật ô tơ 2
Hệ: Chính quy

Khóa:60

Người hướng dẫn: GV. Đào Mạnh Hùng

Hà Nội 2022


Mục lục
Lời Nói Đầu..........................................................................................................3

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ơ TƠ..............................................4
1.1.Các thơng số kĩ thuật xe...............................................................................4
1.2. Các thơng số thiết kế, thơng số chọn và tính chọn:.................................... 5
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO.............................................................7
2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ................................... 7
2.2. Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực..........................................10
2.3. Xây dựng đồ thị........................................................................................ 13
2.3.1. Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của oto...13
2.3.2. Phương trình cân bằng cơng suất và đồ thị cân bằng công suất của oto 15

2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học.................................................................17
2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc............19
2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc...............21
KẾT LUẬN.......................................................................................................27

Page 2


Lời Nói Đâu
Lý thuyết ơtơ là một trong những mơn cơ sở then chốt của chun ngành
cơ khí ơtơ có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an tồn, ổn
định và hiệu quả trong q 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 mơn 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 tốn 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 ƠTƠ

-

CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN SỨC KÉO Ơ TƠ
Nội dung bài tập lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy Đào Mạnh
Hùng. Bộ mơn cơ khí ơtơ – Đại học Giao Thông Vận Tải.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Việt Huy

Page 3


CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH Ơ TƠ
1.1 .Các thơng số kĩ thuật xe


Hình vẽ tuyến hình xe



Ba hình chiếu của xe Mitsubishi Pajero Sport



Bảng thơng số kĩ thuật xe
STT

Thơng
số

1

Chiều

Ký
hiệu

Kích

Đơn vị

thước

L0

4825

mm

B0

1815

mm

H0

1835

mm

L

2800

mm

B1

1520

mm

dài toàn bộ
2

Chiều
rộng toàn bộ

3

Chiều
cao toàn bộ

4

Chiều
dài cơ sở

5

Vết
bánh trước

Page 4


Vết

6

B2

1515

mm

H1

218

mm

bánh sau
Khoảng

7

sáng gầm xe
Góc

8

γ1

Độ

γ2

Độ

thốt trước
Góc

9

thốt sau
Vận tốc

10

Vmax

180

km/h

tối đa
1.2. Các thơng số thiết kế, thơng số chọn và tính chọn:
a)

Thơng số theo thiết kế phác thảo:
– Loại động cơ: Diesel, 4 kỳ, 4 xy-lanh thẳng hàng, làm mát bằng nước,
tăng áp
– Dung tích cơng tác:

Vc = 2442 (cc)

– Cơng suất tối đa:

Pmax = 135 (kW)

– Tốc độ quay trục khửu:

nN = 3500 (vịng/ phút)

– Mơmen xoắn tối đa:

Me max= 430 (N.m)

– Vận tốc lớn nhất:

vmax = 180 (km/h) = 50 (m/s)

– Hệ thống truyền lực:
+

Động cơ đặt trước, cầu trước chủ động

+

Hộp số tự động

b)

Thông số chọn:
– Trọng lượng bản thân: 1940 kg
– Trọng lượng hành khách: 60 kg/người
– Trọng lượng hành lí:

20 kg/người
Page 5


– Hiệu suất truyền lực:

ηtl=0,95

– Hệ số cản khơng khí:

K=0,2

– Hệ số cản lăn khi V<22 m/s là f 0=0,007

c)

Thông số tính chọn :
– Hệ số cản mặt đường tương ứng với Vmax

(

f

=f 0∗ 1+

V

(

1500

max2

502

f =0,007∗ 1+ 1500

)

)=0,019

– Bán kính bánh xe :
265 : B ề r ộngc ủal ố p(mm)

Có kí hiệu:

=>

265/60R18

60: t ỷl ệ

{

H
B

18: Đườ ng kí nhtrongcủal ố p (inc h)

H
⇒ B

=60 % ⇒H =265 .60 %=159 (mm )

 Bán kính thiết kế của bánh xe:
d

18

 r0 = H + 2 . 25,4 = 159 + 2 . 25,4 = 387,6 (mm) = 0,3876 (m )
rb = rk = λ.r0
với λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,93÷0,95)
Chọn lốp có áp suất thấp λ = 0,945
→rb=rk=0,945.0,3876=0,366(m).

- Diện tích cản chính diện:
o

-

F = 0,78 . B0. H0= 0,78 . 1,815 . 1,835= 2,597 (m2)

Công thức bánh xe: 4x2

(¿ %)


Page 6


1.3 . Xác định trọng lượng tồn bộ ơ tơ
- Xe con mitsubishi pajero sport 7 chỗ:
G=G0+ A . (n+ p)+Gh =1940+60.7+20.7=2500 (kG)=25000(N )

Trong đó: + G: Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ tính theo KG (N).
+

G0: Trọng lượng sử dụng của ô tô

+

Gh: Trọng lượng của hành lý.

+

A: Trọng lượng trung bình của một người trên ơ tơ.

+

n: Số chỗ ngồi trong ô tô kể cả người lái.

-

Phân bố trọng lượng: Xe con tải trọng tác dụng lên cầu trước (G1) chiếm từ 45% ÷

55%.
-

Chọn G1 = 45%G



G1 = 45% . 25000 = 1041,75 (kG)= 11250 (N)



G2 = (100% – 45%) . 25000 = 1273,25 (kG)= 13750 (N)

-

Vậy G1 = 11250 (N); G2 = 13750 (N).

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO
2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ

-

Các đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ là những đường cong biểu diễn

sự phụ thuộc của các đại lượng công suất, mômen và suất tiêu hao nhiên liệu của
động cơ theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ. Các đường đặc tính này gồm:
+

Đường công suất: Ne = f(ne)

+

Đường mômen xoắn : Me = f(ne)

+

Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : ge = f(ne)

- Xác định công suất cực đại của động cơ
-

Xác định công suất dộng cơ theo điều kiện cản chuyển động:

Page 7


(G . f .V max+ K . F .V 3max ).

N

v=

1

(W )

η

tl

Trong đó :
Nv - Cơng suất của động cơ cần thiết để ô tô khắc phục sức cản
chuyển động đạt vận tốc lớn nhất trên đường tốt.
G - Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ (N).
f - hệ số cản lăn của đường
Vmax - Tốc độ chuyển động lớn nhất của ô tô (m/s).
k - Hệ số cản của khơng khí (N.s2/m4)
F - Diện tích cản chính diện của ô tô (m2)
ηtl – Hiệu suất của hệ thống truyền lực

1

N v=(25000.0,019 .50+0,2.2,579 .503 ) . 0,95 =92868,42(W )=92,868(KW )

⇒

-

Xác định công suất cực đại của động cơ :
N

emax

=

N

2

3

a . λ+b . λ−c . λ

Trong đó :
n

v

(W )

v

λ

n

λ

= N với là tỷ số giữa số vòng quay của động cơ ứng với vận
tốc lớn nhất của ô tô và công suất lớn nhất của động cơ.

λ

Với động cơ diezel = 1.
a, b, c: Các hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào loại động cơ Với
động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp : a=0,5; b=1,5; c=1
Từ (2) ⇒Nemax=

N

v
2

a . λ+ b . λ−c . λ

3

=

120,652
2

0,5.1+ 1,5.1

3

−1. 1

=92,868(KW )

- Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ - Đường biểu diễn tốc độ
động cơ :
Page 8


Ne=Nemax . [a . λ +b . λ2−c . λ3 ](KW ) (3)

Trong đó:
- Nemax, nN : Cơng suất lớn nhất của động cơ và số vòng quay tương ứng.
- Ne, ne : Cơng suất và số vịng quay tại một điểm trên đường đặc tính của
động cơ.
- a, b, c : Hệ số đã giải thích như trên cơng thức (2)
n

λ=

n

e

các đại lượng ne, nN đã biết.
- Đường biểu diễn momen xoắn động cơ :
-

N

M

104

=

N e( KW )
1,047

e

n

(v / ph)

e

- Lập bảng: Các thông số nN; Ne ; Me đã có cơng thức tính
n
+ Cho λ= e với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1
nN

Kết quả tính được ghi ở bảng:(Bảng 2.1) :

Landa

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.

ne

350

700

1050

1400

1750

2100

2450

2800

315

Me

162.19

192.6

217.95

238.22

253.43

263.56

268.63

268.63

263.5

Ne

5.94

14.12

23.96

34.92

46.43

57.95

68.91

78.75

86.9

Page 9


-

Sau khi tính tốn và xử lí số liệu ta xây dựng được đường đặc tính tốc độ

ngồi của động cơ Ne=f (ne) và Me=f (ne)
Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ
100

300

90
250
80
70
Ne (kW)

200

(N.m)

60
Ne
Me

50

150

Me

40
100
30

-

20
50
10
0

0
0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

ne (vong/phut)

Nhận xét :

Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sau :
Xuất phát từ công thức
N

Me=

=

ω

e

N

N

e




dM

|

ω

N4

M

emax=

M

emax=

N

ω

emax

N

[

N

−c .

b−2 c .

( )
ωN

e

ω M
ω N

]

=0,75

N

92,868 .60

[

a+ b .

ω

ω

M

N

−c .

( ωω )
M

N

2

]

[0,5+0,75.1,5−1. (0,75)2 ].1000=269,21(N .m) 2 π .3500

2.2. Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực
-

2

N

e

emax

ω

ω

ω

emax

e
dωe ωM=
ωM
3

=

ω

[a+ b .

ω

Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực :
it =i0 . if .ih

]

(2.5)

Trong đó:
ih : Tỷ số truyền của hộp số chính.
Page 10


if : Tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối.
i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính.

-

Xe một cầu chủ động ,truyền lực chính đơn : i f =1 ; i0 : Chỉ gồm một

cặp bánh răng cơn xoắn.
2.2.1.Tỷ số truyền của truyền lực chính
Tỉ số truyền của truyền lực chính i0 được xác định từ điều kiện đảm bảo cho
ô tô đạt vận tốc lớn nhất, được xác định theo công thức:
I0=0,377.

rb . nv
ifc . ihc . vmax

=0,377.

0,366.3500

Trong đó:
nv =3500 (v/ph) : Số vịng quay của động cơ khi ô tô đạt vận tốc lớn
nhất (Vmax).
rb =0,366 (m) : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe
vmax =180 (km/h) : Vận tốc lớn nhất của ô tô

ifc =1 : Tỉ số truyền của hộp phân phối chính ở số truyền cao.
ihc= 0,75 : Tỉ số truyền của hộp số chính ở số truyền cao.
2.2.2.Tỷ số truyền của hộp số
a)

Xác định tỷ số truyền ở số 1

-

Trị số tỉ số truyền ih1 được xác định theo điều kiện cần cà đủ để ô tô khắc
phục sức cản lớn nhất và bánh xe chủ động không vị trượt trong mọi điều kiện
chuyển động.

-

Theo điều kiện chuyển 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 khơng khí
Page 11

1.0,75 .180


-

Khi ơtơ chuyển động ở tay số 1 thì vận tốc nhỏ nên có thể bỏ qua lực cản
khơng khí

- Vậy : PKmax

=

Pw = 0
M . i .i . η
e max

h1

0

tl

=G. Ψmax ≤ Pφ=Z2 . φ
rbx
M

.i .i .ƞ

emax

0

h1

tl

=G. Ψ

max

rk
ih1

=

G .ψ max .r k

(Me max = 269,21 [N.m] )

M e max .i0 . ƞtl

25000 .0,45 .0,366
=

⇔i
h1

(2.9)

=4,49

269,21 .3,58.0,95

- Mặt khác, PK max còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt
P

đường:

K max

≤ P =m . G . φ
φ

k

φ

Me . i0 .ih 1 . ƞtl
⇔

rk

ih1 ≤

mk .Gφ . φ .r k

≤ mk . G φ . φ

M emax . i0 . ηtl

Trong đó:

+ mk – hệ số lại tải trọng (mk =1)
+ Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động
+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,9 : đường tốt)
+ rk – bán kính động học của xe

ih1 ≤

- Vậy chọn

1.13750 .0,9.0,366
349,75 .3,58 .0,9

=4,94

i =4,49
h1

-

b)

Xác định tỷ số truyền ở các tay số trung gian


-

Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo tỉ số truyền

tăng
Page 12


- Công bội được xác định theo biểu thức:
Q=n−√2 ih 1=1,65

(2.10)

Trong đó: n – số cấp trong hộp số (n = 5)
ih1 – tỷ số truyền của tay số 1 (ih1 = 4,49)
-

Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số được xác định theo công thức

sau:
i

i

h (i−1 )

ihi=

-

qi−1

q

Trong đó:
+

h1

=

ihi – tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số (i = 1; 2;…; n-1)

Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:

+

Tỷ số truyền của tay số 2:

+

Tỷ số truyền của tay số 3:

+

Tỷ số truyền của tay số 4:

i

h 2=

ih 1
4,49
ih 1
4,49
2 =1,65
q2 − 1 =
1,65 =2,72 ih 3= q 3 − 1 = 1,65

i
4,49
ih 4= q 4h−11 = 1,65
3 =1

+ Tỷ số truyền của tay số 5:

ih 5=0,75

Tỷ số truyền của tay số lùi:

ihl=1,2. ih 1=1,2.4,49=5,388

- Kiểm tra tỷ số truyền của tay số lùi theo điều kiện bám:
M e .i0 .ihl . ηtl

PKlùi ≤ Pφ=mk . Gφ . φ
ihl ≤

m .G . φ . r
k

φ

k

rk
=1.13750 .0,9 .0,366

=4,94 M emax . i0 . ηtl 269,21.3,58 .0,95

Chọnihl=4,49

c)

Tỷ số truyền các tay số
Page 13

≤m


Tỷ số truyền từng tay số được thể hiện trong bảng sau :
Bảng 2.2.Tỷ số truyền các tay số
Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số

Tay số
Tỷ số truyền

1
4,49

2
2,72

3
1,65

4
1

5
0.75

2.3. Xây dựng đồ thị

2.3.1. Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của oto
- Phương trình cân bằng lực kéo của ơ tơ :
PK=Pf + Pi + Pj + Pw (2.12)

Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động:
M
ki
M e .i0 . ihi . ƞtl
P =

(2.13)

=

Ki

rđ

rđ

+ Pf – lực cản lăn

Pf =G . f . cos α=G . f (do α = 0)

+ Pi – lực cản lên dốc

(2.14)

Pi=G . sin α=0(do α = 0)

(2.15)

+ Pj – lực quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)
P j=

G
g

(2.16

.δj.j

+Pw- lực cản khơng khí

(2.17)

Pw=K . F . v2

- Vận tốc ứng với mỗi tay số :V i=

2 π . ne .r bx

(2.18)

60. i0 .ihi

- Lập bảng tính PK với từng số truyền :

Bảng 2.3 .Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số
Tay số 1

Tay số

Tay số2

Tay số

v1

pk1

V2

pk2

3
V3

0.83

6776.47

1.38

4104.39

2.27

Pk3
2485.9

6

1.67

8047.06

2.75

4873.96

4.54

2952.0
7

4
V4

Tay số

3.75

pk4
1505.7
0

7.50

1788.0
2

5
V5

pk5

5.00

1129.27

10.00

1341.01


2.50

9105.88

4.13

5515.27

6.81
Page 14

3340.5

11.25

2023.2

15.00

1517.46


3.33

9952.94

5.50

6028.32 9.09

4.17

10588.24

6.88

6413.11 11.36

5.00

11011.76

8.25

6669.63 13.63

5.83

11223.53

9.63

6797.89 15.90

6.67

11223.53

11.01

6797.89 18.17

7.50

11011.76

12.38

6669.63 20.44

8.33

10588.24

13.76

6413.11 22.71

0
3651.2
5
3884.3
1
4039.6
8
4117.3
6
4117.3
6
4039.6
8
3884.3
1

15.00
18.75
22.50
26.25
30.00
33.75
37.50

8
2211.5
0

2352.6
6
2446.7
6
2493.8
2
2493.8
2
2446.7
6
2352.6
6

20.00

1658.62

25.00

1764.49

30.00

1835.07

35.00

1870.36

40.00

1870.36

45.00

1835.07

50.00

1764.49

- Phương trình cân bằng lực cản Pc.
Pc = P f + P w

(2.19)

+ Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và khơng có gió
Pc=Gf + KFv ²
f =f 0 khi v≤ 22 m/s
f =f
0

f 0 . v2
+
1500

Với f 0=0,007 ÷ 0,02

- Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:
Pφ=G2 . mk 2 . φ(2.21)

Trong đó:
m

k 2=1,1

÷1,2 ¿

+ mk2 – hệ số phân bố lại tải trọng ở cầu sau( cầu sau chủ động
Chọn mk2 = 1,2.

+

G2 – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động.

+

φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,9)

⇒

-

Pφ=13750.1,2 . 0,9=14850(N )

Lập bảng tính Pc, Pφ

ta

Page 15