tính toán sức kéo của ô tô

Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

Thiết kế môn học lý thuyết ô tô
Đề bài: Tính toán sức kéo của ô tô
Phần mở đầu
Tầm quan trọng của tính toán sức kéo của ô tô.
- Tính toán sức kéo của ô tô nhằm xác định các thông số cơ bản của
động cơ, của hệ thống truyền động nhằm đảm bảo chất lợng động lực học kéo
cần thiết.
-Việc tính toán sức kéo của ô tô cho ngời ta biết một số thông số kỹ
thuật, trạng thái và tính năng làm việc của ô tô để từ đó sử dụng ô tô có hiệu
quả vào mục đích công việc của mình.
Phần I :

I) Thiết kế tuyến hình

1) Kích thớc cơ bản của ô tô.
- Kích thớc bao ngoài: Lo * Bo * Ho = 9190*2500*2900(mm)
- Chiều dài cơ sở: L = 9190(mm)
- Khoảng cách tâm vết bánh trớc:
- Khoảng cách tâm vết bánh sau:
- Góc vát trớc: 11
- Góc vát sau: 12
2) Bố trí động cơ
2.1) Bố trí động cơ phía trớc , cầu sau chủ động
2.2) Bố trí hệ thống truyền lực
Công thức truyền lực: 4*2
1: Động cơ ; 2: Hộp số ; 3: Các đăng ; 4:Vi sai

3) Xác định trọng lợng và sự bố trí trọng lợng lên các trục
3.1) Xác định trọng lợng:
- Tự trọng: Go = 6850 (kg)
-Trọng lợng của một hành khách:75(kg).
-Trọng lợng toàn bộ hành khách:33*75=2475(kg).
-Trọng lợng hành lý:2100(kg)
- Tải trọng tổng cộng:2475 +2100=4575(kg )
- Gnl = 50 (kg)
* Go bao gồm:
- Động cơ + Ly hợp + Hộp số: 500 (kg )
- Các đăng: 16 (kg )
- Cầu trớc: 304 (kg)
- Cầu sau: 655 (kg)
- Vỏ xe: 4000(kg)
- Bánh xe + lốp:300( kg)
- Két nớc: 50 (kg)
* Lợng d so với G tổng cộng =1025 (kg)
Gồm:
- Nớc làm mát:20 (kg)
- Dầu bôi trơn: 25 (kg)
1


Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

- Nhiên liệu,thùng nhiên liệu: 190 (kg)
- ắc quy: 20( kg)
- Nhíp: 75 (kg)

- Hệ thống lái:175(kg)
- Các hệ thống khác:410(kg)
đc

Qnhíp

Qnhíp

3.2) Xác định sự phân bố trọng lợng lên các trục:
Mo1=Z2*5584-(Qcs+2*Qnhip+2Qbx)*5584-Qnl*1500+Qkn*2070+
(Qđc+Qlh+Qhs)*1500+Qhtl*1000-(Qvỏ/L+Qhk/L)*3559+(Qvỏ/L+Qhk/L)*1035=0
Z2=3975(KG)
Z1=7450(KG)
4) Chọn lốp
- Loại lốp:B*d=280*508(mm)
- Xe hai cầu: chọn 6 lốp ,hai lốp phía trớc ,bốn lốp phía sau
Phần II :

Tính toán sức kéo của ô tô

1) Xác định công suất của động cơ và dựng đờng đặc tính ngoài:
- Bán kính bánh xe:
Với:
r =B+

d
2

B = 280(mm)
d = 508(mm)

Thay số vào ta đợc:
ro = 534(mm)=0,543(m)
Vậy:
rbx = * ro = 0,93 *0,543 = 0,507 (m)
rbx = 0,507 (m)
Với: : Hệ số biến dạng của lốp
*công suất của động cơ ứng với:
Vmax =80 ( km/h )=22,22(m/s)
Nv =

3
1
G * f *Vmax
k)
* F *Vmax
* ((
)+(
)
t
270
3500

Trong đó:
- G : Trọng lợng toàn bộ của ô tô, G = 11425(Kg)
- f : Hệ số cản của đờng ,chọn f0 = 0.02+Kf*(V2/13)
chọn f=0.03_
- k: Hệ số cản không khí, k = 0.3 ( Ns2/m4 )
F = 0.8*B * H = 4,83( m2 )
t = 0,87
Thay số vào ta đợc:

Nv =147,95(ml)
2


Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

Công suất lớn nhất của động cơ:
Khi n = nN . Theo Lay đéc man ta có
N e max =

Nv
a * + b * 2 + c * 3

Trong đó:
a,b,c: Là các hằng số thực nghiệm
Với động cơ xăng
Chọn: a = b = c = 1
=

ne max
nN

=1.1 ; Với: nN = 3200 ( vòng/phút );nemax=3520(vòng/phút)
Do đó:
Nemax = 110,6(ml)
*Công suất của động cơ ở 1 tốc độ bất kỳ :Theo công thức Lây đéc man ta có:
Ne =

N e max
n
n
n
a * ( e ) + b * ( e ) 2 + c * ( e )3
nN
nN
nN

Với:
Lần lợt cho các giá trị: ne/nN bằng 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1;1,1;
Ta sẽ đợc các Ne tơng ứng và lập đợc quan hệ Ne = f( ne ) nh bảng 1 sau:
Mô men xoắn ở các tốc độ tơng ứng:
Me =

10 4 * N e
ne *1,047

Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng 1 sau:
ne
ne/nN
k
Ne
Me

640
0,2
0,232
34,8
381,7

960
0,3
0,363
54,45
398,1

1280
0,4
0,496
74,4
408,0

1600
0,5
0,625
93,75
411,3

1920
0,6
0,744
111,6
408,0

2240
0,7
0,847
127,0
398,1

2560
0,8
0,928
139,2
381,7

Đơn vị:Ne(mã lực),Me(N.m).
Đồ thị đờng đặc tính ngoài của động cơ có dạng sau:

2) Tỷ số truyền của truyền lực chính ( io ):

3

2880
0,9
0,983
147,4
359,2

3200
1,0
1,00
150
329,0

3520
1,1
0,979
147,9

294,0


Lý thuyết ô tô

i0 =

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

0.377 * ne max * rbx
Vmax

Trong đó:
Vmax = 80( km / h)
rbx = 0,507 (m)
nemax =*nN=2880( vòng/ phút)
ihn: Tỷ số truyền ở tay số cao nhất
Thay số vào ta đợc:
i0 =

0.377 * 2880 * 0.507
= 7,64
80

2.1) Xác định tỷ số truyền của tay số 1:
Số 1 của hộp số đợc xác định trên cơ sở đảm bảo cho ôtô khắc phục sức cản
chuyển động lớn nhất cuả mặt đờng và không bị trợt quay
Theo điều kiện cản:
ih1

G * max * rbx
M e max * i0 *tl

Thay các số liệu vào ta đợc;ih1>5,71
Theo điều kiện bám:
ih1

Z * * rbx
M e max * i0 *tl

Trong đó:
: Hệ số bám dọc của lốp với đờng, =0.8
Z: Phản lực pháp tuyến trên cầu chủ động khi kéo . ô tô có cầu sau là chủ
động nên: Z = 7450 (kg)
Thay số vào ta đợc:
ih 9,035
thoả mãn
ih1=6,82
2.2) Xác định tỷ số truyền của các tay số trung gian
Ta phân cấp hộp số theo cấp số cộng:với công bội q=1,65
i2=ih1/q=6,82/1,65=4,13
i3=2,50
i4=1,51
i5=1
3) Giải phơng trình cân bằng kéo bằng phơng pháp đồ thị :
3.1 Xây dựng đồ thị lực kéo:
Pk =f(Vi).
Pki =

M e * ihi * i0 *t

rd

4


Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

Thay số vào ta đợc bảng giá trị của Pki:

ne
Me
v1
Pk1
v2
Pk2
v3
Pk3
v4
Pk4
v5
Pk5

640
381,7
1,956

960
398,1

2,93

1280
408,0
3,912

1600
411,3
4,891

1920
408,0
5,869

2240
398,1
6,847

2560
381,7
7,825

2880
359,2
8,804

3200
329,0
9,782

3520
294,9
10,76

3,234
24,77
5,33
15,02
8,822
9,082
14,55
5,504

4,85
25,83
7,997
15,67
13,23
9,473
21,83
5,742

6,469
26,47
10,66
16,06
17,64
9,708
29,11
5,88

8,086
26,69
13,32
16,19
22,05
9,787
36,39
5,931

9,704
26,47
15,99
16,06
26,46
9,708
43,66
5,884

11,31
25,83
18,66
15,67
30,87
9,473
50,94
5,742

12,93
24,77

21,32
15,02
35,28
9,082
58,22
5,504

14,55
23,31
23,99
14,14
39,7
8,54
65,50
5,181

16,17
21,35
26,65
12,94
44,11
7,82
72,78
4,745

17,79
19,13
29,32
11,61
48,52

7,016
80
4,252

40,95

42,72

43,77

44,13

43,77

42,72

40,95

38,54

35,30

31,64

Đồ thị lực kéo của ôtô
3.2 Đồ thị công lực cản:
f = f 0 * (1 +

K f *V 2
13

)

Trong đó:
f0 = 0,02
k = 0,03 ( KG.s2/m4 )
F = 4,83 ( m2 )
Thay số vào ta đợc:
0
5
v(km/h)
0,025
0,025

2,801
2,805
Pc
35
40
v
0,025
0,025

2,972
3,025
Pc
70
75
v
0,025

0,025

3,485
3,586
Pc

Pc = Pf + Pw = G * f +

10
0,025
2,816
45
0,025
3,084
80
0,025
3,695

15
0,025
2,833
50
0,025
3,15

5

K * F *V 2
13

20
0,025
2,857
55
0,025
3,223

25
0,025
2,889
60
0,025
3,304

30
0,025
2,927
65
0,025
3,39


Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

Đồ thị công cản khi ôtô chuyển động
3.3 Đồ thị công suất kéo
Theo công thức:
Nk=Ne*t

Ne =f(Vi)
Ta có bảng số liệu sau:
1,956 2,930 3,91
4,89
5,86
6,84
7,82
v1
142,7
166,9
191,4
215,1
237,1
256,1
271,0
N1
3,23
4,85
6,46
8,08
9,70
11,32 12,93
v2
142,7 166,9 191,4 215,1 237,1 256,1 271,0
N2
5,33
7,99
10,66 13,32 15,99 18,66 21,32
v3
142,7

166,9
191,4 215,1 237,1 256,1 271,0
N3
8,82
13,23 17,64 22,05 26,46 30,87 35,28
v4
142,7 166,9 191,4 215,1 237,1 256,1 271,0
N4
14,55 21,83 29,11 36,39 43,66 50,94 58,22
v5
142,7 166,9 191,4 215,1 237,1 256,1 271,0
N5

8,80
280,8
14,55
280,8
23,99
280,8
39,70
280,8
65,50
280,8

9,78
284,3
16,17
284,3
26,65
284,3

44,10
284,3
72,78
284,3

10,76
268,0
17,79
268,0
29,30
268,0
48,50
268,0
80
268,0

3.4 Đồ thị công suất cản:
Nk =f(Vi)
Nf =

Theo công thức:

G * f *V
270

Nw =

K * F *V 3
3500

Nc = Nf + Nw .Trong đó
Nf: công suất cản lăn
Nw:công suất cản của không khí
Ta có bảng sau:
v
Nc
v
Nc

10
1,99
55
47,23

15
4,12
60
58,31

20
6,51
65
71,2

25
9,30
70
86,8

30

12,63
75
103,1

4) Xác định chỉ tiêu đánh giá chất lợng kéo:
6

35
40
45
50
16,62 23,23 29,65 37,8
80
122,4


Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

4.1 Đồ thị nhân tố động lực học:
M e * ihi *t * i0 K * F *Vi 2

rbx
13
D=
G

Với:
Me = f(ne)

Vi =

0.377 * nei * rk
ihi * i0

Trong đó:
k =0.03
F = 4,83( m2 )
rk = r đ = rbx =0,507 ( m )
Lập bảng:
ne
Me
v1
D1
v2
D2
v3
D3
v4
D4
v5
D5

640
381,7
1,956
0,365
3,234
0,221
5,331

0,134
8,822
0,081
14,55
0,048

960
398,1
2,934
0,381
4,852
0,230
7,997
0,139
13,23
0,084
21,83
0,051

1280
408,0
3,912
0,390
6,469
0,236
10,66
0,143
17,64
0,086
29,11

0,052

1600
411,3
4,891
0,394
8,086
0,238
13,32
0,144
22,05
0,087
36,39
0,051

1920
408,0
5,869
0,390
9,704
0,236
15,99
0,143
26,46
0,085
43,66
0,050

2240
398,1

6,847
0,381
11,32
0,230
18,66
0,139
30,87
0,083
50,94
0,048

Đồ thị biểu nhân tố động học
4.2 Đồ thị gia tốc:
Trong đó:
j=

j: gia tốc của ôtô(m/s2)
Di:nhân tố động học
j= 1 + 1*i2hi + 2
Chọn:
1 = 0,05
2 = 0,05
- Với tay số 1:

Di f
*g
j

7

2560
381,7
7,825
0,365
12,93
0,220
21,32
0,133
35,28
0,079
58,22
0,045

2880
359,2
8,804
0,34
14,55
0,207
23,99
0,125
39,70
0,074
65,50
0,041

3200
329,0
9,782
0,314

16,17
0,190
26,65
0,114
44,11
0,067
72,78
0,035

3520
294,9
10,76
0,282
17,79
0,170
29,32
0,102
48,52
0,059
80,00
0,030


Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

j1 = 1 + 0,05 *(6,82)2+ 0,05 = 3,37
- Với tay số 2;
j2 = 1 +0,05 * (4,13 )2 + 0,05 = 1,90

- Với tay số 3:
j3 = 1 + 0.05*( 2,50)2 + 0,05 = 1,36
-với tay số 4:
i4=1+0,05*(1,51)2+0,05=1,16
-Với tay số 5:
i5=1+0,05(1)2+0,05=1,1
chọn =0,012
Vậy ta có bảng số liệu sau:
640
960
1280 1600 1920
ne
D1 0,365 0,381 0,390 0,394 0,390
1,02
1,07
1,10
1,12
1,1
J1
0,221
0,230
0,236
0,238
0,236
D2
1,08
1,12
1,15
1,16
1,15

J2
D3 0,134 0,139 0,143 0,144 0,143
0,88
0,91
0,94
0,95
0,94
J3
0,081
0,084
0,086
0,087
0,085
D4
0,58
0,60
0,62
0,63
0,61
J4
D5 0,052 0,061 0,062 0,061 0,060
0,016 0,02 0,021 0,02 0,018
J5

2240
0,381
1,07
0,230
1,12
0,139

0,91
0,083
0,60
0,052
0,016

2560
0,365
1,02
0,220
1,07
0,133
0,87
0,079
0,56
0,050
0,013

2880
0,343
0,96
0,207
1,00
0,125
0,81
0,074
0,52
0,048
0,01

3200
0,314
0,88
0,190
0,98
0,114
0,73
0,067
0,46
0,045
0,004

3520
0,282
0,78
0,170
0,81
0,102
0,64
0,060
0,39
0,040
0,00

9,78
1,136
16,17
1,02
26,65

10,78
1,280
17,79
1,23
29,32

Đồ thị biểu diễn gia tốc của xe ở các tay số
4.3 Đồ thị thời gian và quãng đờng tăng tốc:
Từ đồ thị j( v ) vẽ đồ thị 1/jv
Đồ thị 1/jv vẽ đến 95% * Vmax = 0.95*170 = 161.5 ( Km/h )
Bảng giá trị của 1/j :
v1
1/J1
v2
1/J2
v3

1,956
0,98
3,23
0,925
5,33

2,930
0,934
4,85
0,892
7,99

3,910

0,90
6,46
0,87
10,66

4,89
0,892
8,08
0,86
13,32

5,86
0,90
9,70
0,87
15,99

8

6,84
0,934
11,32
0,989
18,66

7,82
0,980
12,93
0,934
21,32

8,80
1,040
14,55
1
23,99


Lý thuyết ô tô

1/J3
v4
1/J4
v5
1/J5

1,13
8,82
1,72
14,55
2,85

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

1,09
13,23
1,66
21,83
2,32

1,06
17,64
1,61
29,11
2,27

1,05
22,05
1,58
36,39
2,32

1,06
26,46
1,63
43,66
2,38

1,09
30,87
1,66
50,94
2,85

1,15
35,28
1,78
58,22
2,94

1,23
39,70
1,92
65,50
3,12

1,36
44,10
2,17
72,78
3,44

1,56
48,50
2,56
80
4,16

Đồ thị
4.3.1 Thời gian tăng tốc
j=

dv
dt

-xét thời gian tăng tốcv(v1đến v2)
ti =

1
* dvi = Fi

ji

Tích phân này không tính đợc theo phơng pháp giải tích .

v2

ti =



dv *

v1

1
j

Ta có thể tính bằng phơng pháp đồ thị.Dựng đồ thị 1/j - v xuất phát từ đồ thị
J - v.
xét vi phân:dv = v2 - v1.
Chú ý:
- TạI Vmax j = 0 suy ra1/j = vô cùng
Nên ngời ta chỉ xét đến v = 0.95vmax , thì đồ thị tiệm cận với v = vmax.
n

t (Vmin 0.95 *V mã) = Fi
i =1

Tại Vmin t = 0.
Từ đó ta có bảng sau:

9


Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

vi
14
20
26
32
38
44
50
56
62
68
74
78
80

1/j
22
21
21
21
21.3
21.4

22
23
24
27
29
32
35

vi
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
4
10
10

t
2.58
2.55
2.52
2.52
2.55
2.58

2.70
2.82
1.00
4.50
4.48
6.70
7.50

4.3.2,Quãng đờng tăng tốc
ds = v*dt
t2

S = V * dt
t1

Xét quãng đờng tăng tốc ds từ t1 đên t2
Từ đồ thị v - t ta xét một vi phân dt = t2-t1.
- vi là một giá trị trung bình.
SI = Vi*dtI = Fsi.
- xét từ t = 0 đến tmax
S=

t max

n

0

i =1

v * dt = Fi

Từ kết quả tính toán ta có bảng số liệu:
ti
0
10
20
30
42
50
60
70
80

ti
10
10
10
12
8
10
10
10
8

s
230
635
1195
2041

2677
3208
4148
5168
6036

s
230
405
560
846
636
531
940
1020
868

10

t
0
2.58
5.13
7.65
10.17
12.72
15.30
18
20.82
21.82

26.32
31.2
37.9


Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

5.Tính ổn định.
hj = 2000 mm
a = 2285 mm
L = 3665 mm
L1 = 1120 mm
Ta có:
Ho - H
h=
+H
2
Trong đó:
Ho = 2360 mm
H = 1328 * tg33o
Do đó:
hw = 1600 mm
5.1) Điều kiện ổn định dọc:
a. ổn định tĩnh:
- Khi leo dốc:
tgl = ( b + L1 ) / hj = ( 2095 + 1120 ) / 1200 = 2,68
tgtr = a * / ( l + L1 - * hj ) =
= 2285 * 0,65 / ( 3665 + 1120 - 0,65 * 1200)

= 0,371
l > tr . Thoả mãn
- Khi xuống dốc:
tgtr = (L1 + b ) * / ( L + L1 - * hj )
tgl = a / hj
Thay số vào ta đợc:
l > tr >Thoả mãn
b. ổn định dọc ( bỏ qua Pw) : Làm nh trên ta thấy cũng thoả mãn
* ổn định khi chuyển động trên đờng bằng:
Vl =

13 8 G * ( b + L)

=

13 * 8450 * ( 2,095 + 1,12)

k * f 8 hw
0,06 * 6,91 * 1,6
Vl = 202,68 > 85 Km / h
Thoả mãn
5.2) ổn định ngang:
5.2.1. Chuyển động thẳng trên đờng có độ nghiêng :

11


Lý thuyết ô tô

lê thiết hùng cơ khí ôtô k39

tgl = b / 2 * hj = 2,322 / 2 * 1,2 = 0,968
Hệ số bám y = 0,7 < tgl
Do đó xe bị trợt trớc khi lật . Thoả mãn
5.2.2. Khi quay vòng trên đờng bằng:
Vtr =

y 8 R * g

Vl =

g * R * B / 2 * hg

=
=

0,7 * 11 * 9,81 = 8,69 m /s
9,81 * 11 * 2,322 / 2 * 1,2

= 16,49 m / s
Vậy:
Vtr < Vl . Thoả mảntợt trớc khi lật .
5.2.3. Khi quay vòng trên đờng có độ nghiêng :
Xét trờng hợp làm xấu tính ổn định của xe khi quay vòng:
Vl =
vtr =

B * cos - 2 * hj * sin
g * R * b * sin + 2 * hj 8 cos
g*R*

y * cos - sin

B * sin - 2* hj * cos
Xét Vtr < Vl
Ta có:
B * cos - 2 * hj * sin > y * cos - sin
1750 * cos - 2 * hj * cos > 0,7 * cos - sin
2400 * ( 0,7 * cos - sin ) + 70 * cos > 0,7 * cos - sin
Luôn đúng vì: 0o 90o

12