bài tập lớn tính toán và chọn các thông số cần thiết để xây dựng các đặc tính của loại xe ô tô du lịch

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ

Phạm Huỳnh Văn Bảo MSSV:2125102050095

GVHD: ThS. Nguyễn Văn Dũng

<b>Bình Dương, tháng 04 năm 2024</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>LỜI CẢM ƠN</b>

Sau thời gian học tập môn Lý thuyết ô tô tại trường, đã giúp em có cơ hội củng cố kiến thức, vận dụng lý thuyết đã được học vào thực tiễn cũng như mở rộng tầm hiểu biết và kinh nghiệm quý báu trong công tác nghiên cứu, học tập và vận dụng tư duy sáng tạo của mình trong quá trình xây dựng đồ án tốt nghiệp. Để hiểu rõ hơn về mơn học này nhóm em đã chọn bài tập lớn này để xây dựng cho mình một nền tảng kiến thức vững chắc cho sự nghiệp sau này.

Tên bài tập lớn: “Tính tốn và chọn các thơng số cần thiết để xây dựng các đặc tính của loại xe ô tô du lịch”

Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc nhất đến các thầy Đinh Hải Lâm đang công tác và giảng dạy tại Trường Đại học Thủ Dầu Một đã dạy dỗ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường và trong thời gian hoàn thành báo cáo bài tập lớn môn Lý thuyết ô tô.

Chúng em xin cam kết với thầy, nội dung bài báo cáo bài tập lớn này do chúng em tham tham khảo thông qua bài hướng dẫn của thầy và tài liệụ tại link: cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã hỗ trợ và giúp đỡ tận tình để em có thể hồn thành bài báo cáo của mình.

Do thời gian và trình độ cịn hạn chế, bài báo cáo khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy chỉ bảo và đóng góp ý kiến để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

<b>Bình Dương, ngày 21 tháng 04 năm 2024</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ</b> cáo file bảng excel

cáo file word,

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

MỤC LỤC

1. Thông số cho trước và thông số chọn...11

1.1 Thơng số cho trước...11

2. Tính chọn động cơ và xây dựng đường đặt tính ngồi của động cơ...13

2.1 Xác định động cơ theo chế độ vmax của ôtô...13

2.2 Xây dựng đường đặt tính ngồi của động cơ...13

3. Tính chọn tỷ số truyền cho cầu chủ động...16

5.1 Phương trình lực kéo tổng quát...19

6. Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của oto...22

7. Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học...25

7.1. Nhân tố động lực học...25

7.2 Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi...27

8. Xây dựng đồ thị đặc tính tăng tốc...28

8.1 Đồ thị gia tốc của ô tô...28

8.2 Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô...31

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

8.2.1 Thời gian tăng tốc của ô tô...32 8.2.2 Quãng đường tăng tốc của ô tô...33

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT</b>

L - chiều dài cơ sở của xe (m). a, b, h<small>g</small> - toạ độ trọng tâm xe (m).

hm - chiều cao của thanh móc kéo so với mặt đường (m). hg - chiều cao trọng tâm của ôtô (m).

r<small>k</small>, r<small>đ</small> - bán kính động học và đọng lực học của bánh xe (m). K - hệ số cản khơng khí (Nm2 /s4 ).

F - diện tích cản chính diện của ôtô (m2 ). v - vận tốc chuyển động của ơtơ (m/s). v<small>g</small> - vận tốc của gió (m/s).

v<small>t</small> - vận tốc chuyển động tương đối giữa ôtô và không khí (m/s). h<small>w</small> - chiều cao trọng tâm diện tích cản chính diện của ơtơ (m). n<small>b</small> - số vòng quay của bánh xe (v/ph).

n<small>e </small>- số vòng quay của trục khuỷu động cơ (v/ph).

n<small>emax</small> - số vòng quay lớn nhất của trục khuỷu động cơ (v/ph). n<small>N</small> - số vòng quay tại thời điểm công suất đạt cực đại (v/ph). n<small>M</small> - số vòng quay tại thời điểm momen đạt cực đại (v/ph). α - góc lệch của đường (0).

i - độ dốc của đường (%).

j- hệ số ảnh của khối lượng quay (Ns2 /kgm). i<small>0</small> - tỷ số truyền của truyền lực chính.

i<small>h</small> - tỷ số truyền của hộp số. i<small>p</small> - tỷ số truyền của hộp số phụ.

i<small>pc</small> - tỷ số truyền của tay số cao trong hộp số phụ. i<small>hc</small> - tỷ số truyền của tay số cao trong hộp số. i<small>TL</small> - tỷ số truyền của hệ thống truyền lực. D - nhân tố động lực học .

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

ϕ - hệ số bám của bánh xe với đường. m<small>k</small> - khối toàn bộ của rơ moóc (kg). G - trọng lượng tồn bộ của ơtơ (N). G<small>m</small>- trọng lượng tồn bộ của rơ moóc (N).

R<small>1</small>, R<small>2 </small>- phản lực tiếp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe (N).

P<small>k1</small>, P<small>k2</small> - là lực kéo tiếp tuyến của các bánh xe chủ động cầu trước và cầu sau

M<small>e</small> - momen xoắn của động cơ (Nm).

M<small>emax</small> - momen xoắn cực đại của động cơ (Nm).

M<small>eN</small> - momen xoắn của động cơ tại thời điểm công suất đạt cực đại (Nm) P - lực bám (N).

F - hệ số cản lăn.

N<small>e</small>- công suất của động cơ đốt trong (Kw).

N<small>emax</small>- công suất cực đại của động cơ đốt trong (Kw). N<small>k</small>- công suất ở bánh xe chủ động (Kw).

N<small>t</small>- công suất truyền từ bánh xe đến ôtô (Kw). J - gia tốc chuyển động tịnh tiến của ôtô (m/s<small>2</small> ).  - hệ số cản tổng cộng của đường.

G - gia tốc trọng trường (m/s<small>2</small>)

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

1 Giá trị nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

2 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyền động quay 3 Giá trị hệ số điền đầy theo từng loại ô tô

4 Giá trị gia tốc ứng với từng tay số 5 Giá trị 1/j ứng với từng tay số 6 Độ giảm vận tốc khi sang số 7 Độ giảm vận tốc khi sang số

16 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám 17 Tải trọng thay đổi

18 Giá trị nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

19 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyền động quay 20 Giá trị gia tốc ứng với từng tay số

21 Giá trị 1/j ứng với từng tay số 22 Độ giảm vận tốc khi sang số

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

23 Độ giảm vận tốc khi sang số

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ</b>

<b>Số hiệuhình</b>

<b>Tên hình</b>

1 Đồ thị số vòng quay ứng với tốc độ cực đại 2 Đồ thị đặc tính ngồi lý tưởng động cơ 3 Đồ thị cân bằng lực kéo

4 Đồ thị cân bằng công suất

5 Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô 6 Đồ thị gia tốc của ô tô

7 Đồ thị gia tốc ngược của ô tô 8 Độ giảm vận tốc khi sang số

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>1. Thông số cho trước và thông số chọn</b>

<b>1.1 Thông số cho trước</b>

Thơng số cho trước chính là đề bài

Tốc độ cực đại: <i><small>v</small>_max<small>=120km/ℎ=33,33 m/sv</small>_max<small>=167 km/ℎ=46,38 m/s</small></i>

Loại động cơ động cơ xăng không sử dụng bộ

Chọn đường nhựa tốt – nhựa bêtơng có: f0 = 0,015.

Khi vận tốc: v > 80 km/h, hệ số cản của mặt đường được xác định theo cơng thức

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Trong đó: <i><small>B</small></i>₀: Chiều rộng cơ sở của oto (m)

H: Chiều cao toàn bộ của oto (m) Tham khảo các xe, ta chọn:

B= 1546mm = 1,55m H =1500mm = 1,5m

Do đó: <i><small>F=0,8. B</small></i><small>0</small><i><small>. H=0,8.1,55.1,5=1,86(m</small></i><small>2)</small>

W = K.F = 0,35.1,86 = 0,651 (<i><small>Ns</small></i><small>2</small><i><small>/m</small></i><small>2</small>)

<b>1.5 Hiệu suất của hệ thống truyền lực </b>

Đối với ôtô du lịch, ta chọn: ƞ<small>t</small> = 0,93

<b>1.6 Tính chọn lớp xe</b>

Ở cả cầu trước và cầu sau đều là bánh đơn, mỗi cầu 2 bánh

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Trọng lượng đặt lên cầu trước và các bánh xe trước:

<i><small>G</small></i>₁<i><small>=8457 N</small></i> và <i><small>G</small></i>₁<i><small>/2=4228,5N</small></i>

Trọng lượng đặt lên cầu sau và các bánh xe sau:

<i><small>G</small></i>₂<i><small>=5638 N vàG</small></i>₂<i><small>/2=2819 N</small></i>

Ta chọn lốp xe theo tải trọng và tốc độ xe. Chọn cỡ lốp trước và lốp sau theo tiêu chuẩnmã hóa IOS: 165/65R15 4310

Các thơng số hình học của bánh xe:

<b>2. Tính chọn động cơ và xây dựng đường đặt tính ngồi của động cơ</b>

<b>2.1 Xác định động cơ theo chế độ vmax của ôtô</b>

<i><small>N</small>_v</i><small>=</small><i>^{f .G .v}<small>max+K . F .v</small>_max</i><small>3</small>

<i><small>1000. η</small>_t</i>

<i><small>Nv=0,036.14095 .46,38+0,35.1,86 .46,38</small></i>_1000.0,93 ³<i><small>=95,14 kW</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

v<small>max</small>: Tốc độ cực đại của xe (m/s)

<b>2.2 Xây dựng đường đặt tính ngồi của động cơ </b>

- 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 cơng suất: N<small>e </small>= f(n<small>e</small>) + Đường mômen xoắn: M<small>e </small>= f(n<small>e</small>)

+ Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ: g

- Đặt , với động cơ xăng khơng giới hạn tốc độ có (λ - 1,1 ÷ 1,2) Chọn λ=1,1 (đối với động cơ xăng)

<b>2.2.1 Điểm có tọa độ với vận tốc cực đại của oto</b>

Số vòng quay động cơ ứng với vận tốc cực đại của oto, đối với động cơ không hạn chế số vịng quay <i><small>n</small>_v<small>=n</small>_max</i>

<i><small>n</small>_v</i><small>=54</small>50 (có thể chọn từ 5.000-5.500)

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Điểm có tọa độ ứng với công suất cực đại của ôtô

Gọi n<small>N</small> là số vịng quay ứng với thời điểm cơng suất cực đại N<small>emax</small> của ôtô:

<i><small>λ</small></i>⁼⁵⁴⁵⁰<small>1,1</small> <i>^{=4954(vg/ ph)}</i>

Chọn <i><small>λ=1,1</small></i> (động cơ xăng không hạn chế tốc độ) Công suất cực đại của ơ tơ:

<b>2.2.3. Xây dựng đường đặc tính ngồi lý tưởng cho động cơ</b>

- Tính cơng suất của động cơ ở số vịng quay khác nhau: (sử dụng cơng thức Ledeman)

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>3. Tính chọn tỷ số truyền cho cầu chủ động</b>

Do chọn xe khơng có hộp số phụ nên <i><small>i</small>_pc</i><small>=1</small>, tỷ số truyền của truyền lực chính tính theo công thức

<i><small>i</small>_o</i>= <i>^{2.π .r}<small>bx.n</small>_v</i>

<i><small>60.iℎt.ipc.vmax</small></i> = _{60.0,85.1,176.46,38}<i>^{2π .0,278 .5450}</i> = 3,42 Ở đây:

<i><small>i</small>_ℎ_t</i>: tỷ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất, nếu hộp số có chỉ số truyền cao nhất là số truyền thẳng thì <i><small>i</small>_ℎ_t</i>=1, nếu hộp số có chỉ số truyền cao nhất là số truyền tăng thì (<i><small>i</small>_ℎ_t</i><small><¿</small>1 ) thì ta lấy số truyền tăng, ta chọn <i><small>i</small>_ℎ_t</i> = 0,85

<i><small>i</small>_pc</i>: Tỷ số truyền của hộp số phụ hay hộp số phân phối ở số cao, sơ bộ có thể chọn từ <i><small>i</small>_pc</i> = 1 <i><small>÷ 1,5</small></i>, ta chọn <i><small>i</small>_pc</i>=1,176

<i><small>n</small>_v</i>: số vịng quay của động cơ khi ô tô đạt tốc độ lớn nhất, <i><small>n</small>_v</i>= 5450

<i><small>v</small>_max</i>=<i><small>167km/ℎ</small></i>, tốc độ lớn nhất của ô tô

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

+ <i><small>P</small>_kmax</i> : lực kéo lớn nhất của động cơ + <i><small>P</small>_Ψmax</i> : lực cản tổng cộng của đường

+ m = 1,2 : hệ số phân bố lại tải trọng cầu chủ động + ϕ = 0,8 : hệ số bám của mặt đường (đường tốt) + Gϕ : tải trọng tác dụng lên cầu chủ động

+ rb : bán kính động học của xe

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>4.2 Tỷ số truyền các tay số trung gian </b>

Ta chọn hộp số có 4 số tới, 1 số lùi, tỉ số truyền phân bố theo cấp số điều hồ: + Hằng số điều hịa:

<small>(</small><i><small>n− 1</small></i><small>)</small><i><small>.I</small>_ℎ1^{= 2,56 −1}<small>(4− 1).2,56</small></i>= 0,2

+ Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo “cấp số nhân” - Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:

+Tỷ số truyền của tay số 2: <i><small>i</small>_ℎ2</i><small>=</small> <i>ⁱ<small>ℎ1</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Lập bảng tính P<small>k</small> theo cơng thức (7),(8) với từng tỉ số truyền

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

166.76 5449 27.43 3224.35 507.42 489.82 997.24 2227.11

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

+ ϕ = 0,8 : hệ số bám của mặt đường (đường tốt) + z<small>1</small> : tải trọng tác dụng lên cầu chủ động (z<small>1</small>=G<small>1</small>)

<i><small>⇒ Pϕ=z</small></i><small>1</small><i><small>.mk 1.ϕ=8457.1,2 .0,8=8118,72(N)</small></i>

<b>6. Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của oto</b>

Xác định công suất cực đại và đồ thị đặc tính ngồi của động cơ, ta có:

N<small>t</small>: Cơng suất tổn hao do ma sát trong hệ thống truyền lực. N<small>f</small>: Công suất tiêu hao cho cản lăn.

N<small>i</small>: Công suất tiêu hao cho lực cản dốc. N<small>j</small>: Công suất tiêu hao cho lực cản tăng tốc. N<small>m</small>: Cơng suất cản ở mc kéo.

N<small>p</small>: Cơng suất truyền cho các thiết bị phụ. Được triển khai như sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

- Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ 1 được xác định theo công thức:

<i><small>N</small>_k<small>=N</small>_e<small>.η</small>_t<small>.</small></i>

(

<i><small>V</small>_i</i><small>=</small><i>^{2 π .r}<small>bx.n</small>_e</i>

<i><small>60.i</small>_ℎ_i<small>.i</small></i>₀

)

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

Trên đồ thị N<small>k </small>= f(v), dựng đồ thị theo bảng trên: - Xét ô tô chuyển động trên đường bằng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

<b>7. Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học </b>

<b>7.1. Nhân tố động lực học</b>

- Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến P<small>k</small> và lực cản khơng khí Pω với trọng lượng tồn bộ của ơ tơ. Tỷ số này được ký hiệu là “D” Nhân tố động lực học theo điều kiện bám được tính theo cơng thức sau:

- Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tối độ chuyển

động v của ô tô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính ngồi, D = f(v)

- Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:

- Nhân tố động học theo điều kiện bám được xác định như sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

Bảng 16. Nhân tố động lực học theo điều kiện bám

- Dựa vào kết quả bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động học của ơ tơ

Hình 5. Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô

<b>7.2 Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi </b>

Ta có các tải trọng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

G 14095 N Trọng lượng toàn bộ

Bảng 17. Tải trọng thay đổi

- Lập bảng nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi:

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

<b>8.1 Đồ thị gia tốc của ô tô </b>

- Gia tốc của ô tô khi chuyển động không ổn định được tính như sau:

+ f : hệ số cản lăn của đường + J<small>i</small> : gia tốc của ô tô ở tay số thứ i

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

+ δ<small>i </small>: là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay(với δ<small>j</small> = 1,05+0,05.i<small>hi</small>²)

- Lập bảng hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng truyền động quay

Bảng 20. Bảng hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyền động quay

- Bảng giá trị gia tốc của ô tô khi chuyển động ứng với từng tay số và nhân tố

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Hình 7. Đồ thị gia tốc ngược của ô tô

<b>8.2 Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô </b>

Xác định giá trị V<small>max</small> ứng với từng tay số: - Xác định V<small>max</small> theo phương pháp giải tích:

Từ đồ thị 1/j ta có thể tìm được các giao điểm bằng việc tính vận tốc tại thời điểm chuyển số (V<small>max</small>)

Ta có: tại vị trí V<small>max1</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

Mặt khác:

Từ (1),(2),(3) ta có phương trình giao điểm sau:

- Thay số vào phương trình ta được:

</div><span class="text_page_counter">Trang 41</span><div class="page_container" data-page="41">

<b>8.2.1 Thời gian tăng tốc của ơ tơ </b>

- Có xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyền số

+ Sự mất mát về tốc độ khi chuyền số sẽ phụ thuộc vào trình độ người lái, kết cấu của hộp số và loại động cơ đặt trên ô tô

+Động cơ xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyền số 0,5s đến 2s (với người lái có trình độ kém thì thời gian chuyền số có thể cao hơn từ 25 ÷ 40%)

- Tính tốn sự mất mát tốc độ trong thời gian chuyển số ( giả thiết: người lái xe có trình độ thấp và thời gian chuyền số giữa các tay số là khác nhau):

</div><span class="text_page_counter">Trang 42</span><div class="page_container" data-page="42">

Ta có: S<small>i</small> = F<small>si</small> với F<small>si</small> phần diện tích giới hạn bởi các đường t = f(v) ; t = t<small>1</small> ; t = t<small>2</small>

và trục tung đồ thị thời gian tăng tốc → Quãng đường tăng tốc từ V<small>min</small> ÷ V<small>max</small>:

- Vận tốc trung bình:

- Quãng đường xe đi được trong mỗi khoảng là:

- Quãng đường tổng cộng của ô tô từ tốc độ cực tiểu đến tốc độ cực đại là:

- Quãng đường xe đi được trong thời gian chuyển số: s<small>ci</small> = (v<small>i</small> - 4,73.t<small>1</small>.ψ).t<small>1</small>

- Lập bảng thời gian tăng tốc của ô tô:

Độ giảm vận tốc khi sang số

</div><span class="text_page_counter">Trang 43</span><div class="page_container" data-page="43">

Bảng 22. Độ giảm vận tốc khi sang số

<small>Độ giảm vận tốc khi sang số</small>

</div>