Tính toán sức kéo cho ô tô du lịch (động cơ xăng)

Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 1 -
Trng HSPKT Hng Yờn Cng hũa xó hi ch ngha Vit Nam
Khoa: C Khớ ng Lc c lp t d - hnh phỳc

N MễN HC THIT K ễ Tễ
H v tờn : Hong Hu Trng
Lp : LK5
Ngnh: C Khớ ng Lc
1.
2.
ti thit k : Tớnh toỏn sc kộo cho ụ tụ du lch(ng c xng)
Khi lng ụ tụ khi khụng ti : G
o
= 980 kg
Cỏc s ban u:
Khi lng ụ tụ khi y ti : G = 1280 kg
Cụng sut cc i ca ng c : N
emax
= 45 mó lc
Kớch thc lp(B-d) : 7- 15
Tc ti a : V
max
= 115km/h
Cỏc thụng s hỡnh hc ca ụ tụ(kốm theo)
3.
a. Xõy dng ng c tớnh ngoi ca ng c

Ni dung cỏc phn thit k tớnh toỏn
b. Xỏc nh t s truyn ca h thng truyn lc
c. Tớnh toỏn cỏc ch tiờu ng lc hc ca ụ tụ.
4.
01 bn v A
o
k ly bao gm
+ th ng c tớnh ngoi ca ng c.
+ Cỏc th : Cõn bng cụng sut , cõn bng lc kộo th
nhõn t ng lc hc, th gia tc, th thi gian gia tc v
quóng ng tng tc.
Cỏc bn v v th (ghi rừ h tờn v kớch thc cỏc bn v ):
5.
6.
Ngy giao nhim v thit k :




Hng Yờn, ngy 23 thỏng 12 nm 2009
Khoa, b mụn Giỏo viờn hng dn thit k


Lấ èNH VIT



Ngy hon thnh nhim v :
Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 2 -





NHN XẫT CA GING VIấN HNG DN

Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 3 -





LI NểI U

Ngnh ụ tụ hin nay ang phỏt trin rt mnh, nú l mt ngnh cụng nghip
cú vai trũ quan trng trong nn kinh t ca mt t nc .Vỡ vy vic o
to k s trong ngnh cng ht sc quan trng .Trong khi ú mụn hc lý
thuyt ụtụ chim v trớ quan trng trong chng trỡnh o to k s nghnh
ụtụ mỏy kộo. Mụn hc lý thuyt ụtụ cung cp cho sinh viờn nhng kin
thc c bn thuc lnh vc lý thuyt ụtụ liờn quan n s phỏt trin ca
ngnh ụtụ trong s i mi ca t nc hin nay. ng thi cng cp

n cỏc vn liờn quan n s phỏt trin k thut mi ca nghnh ụtụ trờn
th gii.
Nhn thy s cn thit ca mụn hc ny nờn cỏc sinh viờn ó c giao
nhi
m v lm ỏn mụn tớnh toỏn thit k v lý thuyt ụtụ.Vic tớnh toỏn
thit k lý thuyt ụtụ giỳp cho sinh viờn hiu rừ v sõu sc hn v ụtụ iu
ú ng ngha vi vic m bo c s an ton khi xe chuyn ng, s tit
kim nhiờn liu hay tớnh kinh t khi vn hnh xe .
ỏn thit k ụtụ v tớnh toỏn sc kộo cho ụtụ du lch (ng c xng)











Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 4 -

PHN I: TNG QUAN V SC KẫO CA ễTễ.

Lch s phỏt trin ngnh ụtụ mỏy kộo ó chng kin nhiu loi ng c
khỏc nhau dựng trờn ụtụ nhng hin nay ngun ng lc chớnh dựng trờn ụtụ
vn l loi ng c t trong loi piston.
Khi nghiờn cu tớnh toỏn sc kộo ụtụ ngi ta nghiờn cu tớnh toỏn qua
nhng phn chớnh sau:
1* Xõy dng ng c tớnh ngoi ng c.
- xỏc nh lc, momen tỏc dng lờn cỏc bỏnh xe ch ng ca ụtụ cn
phi nghiờn cu ng c tớnh tc ca ng c t trong li piston.
- ng c tớnh tc ngoi ca ng c l cỏc th ch s ph thuc
ca cụng sut cú ớch N
e
, momen xon cú ớch M
e
tiờu hao nhiờn liu trong
1 gi G
t
v xut tiờu hao nhiờn liu G
e
theo s vũng quay n hoc theo tc
gúc trc khuu
- Cú 2 loi ng c tớnh tc ngoi ca ng c.
ng c tớnh tc ngoi, gi tt l ng c tớnh ngoi ng c.
ng c tớnh tc ng c nhn c bng cỏch thớ nghim ng c
trờn b th.Khi thớ nghim ng c trờn b th ch cung cp nhiờn
liu cc i tc l m bm ga hon ton i vi ng c xng hoc t
thanh rng ca bm cao ỏp ng vi ch cp nhiờn liu hon ton i

vi ng c diesel. Chỳng ta nhn c ng c tớnh ngoi ca ng
c.
ng c tớnh cc b th hin khi bm ga hoc thanh rng v trớ
trung gian.
Nờn i vi mi ng c t trong s cú mt ng c tớnh tc
ngoi v vụ vn ng c tớnh cc b tựy theo v trớ bm ga hay v trớ
ca thanh rng.

2* Nghiờn cu v t s truyn ca HTTL
- Cụng sut phỏt ra ca ng c mt phn tiờu hao cho ma sỏt trong
HTTL, phn cũn li khc phc sc cn, kh nng ti, tc cn cú ca
ng c khi lm vic.
- ễ tụ chy cỏc ch khỏc nhau v lm vic cỏc ch cú tớnh kinh
t nhiờn liu tt nht. khi chy cỏc ch v ti khỏc nhau tc l ụtụ
chy n nh cỏc ch khỏc nhau chỳng ta cn thay i t s truyn
ca HTTL
- i vi t s truyn ca truyn lc chớnh
Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 5 -
T cụng thc nhõn t ng lc hc D nhn thy t s truyn i
0
cú nh
hng n cht lng ng lc hc ca ụtụ v vn tc ca chỳng. Khi i
0

tng thỡ D tng nghió l khc phc sc cn chuyn ng ca ụtụ cng tng

lờn. Tuy nhiờn khi i
0
tng thi vn tc ln nht ca ụtụ mi s truyn b
gim xung dn n s vũng quay trc khuu cho mt n v quóng
ng chy tng lờn dn n tiờu hao nhiờn liu tng lờn v gim tui th
ca cỏc chi tit ng c.
Tựy theo loi xe cn chn thụng s i
0
cho thớch hp vic chn i
0
c
nghiờn cu bng s cõn bng cụng sut ụtụ v c tớnh toỏn phn sau
khi tớnh toỏn.
- S lng s truyn trong hp s:
S lng s truyn trong hp s nh hng n tớnh cht ng lc
hc ca ụtụ. tin khi so sỏnh 2 loi ụtụ cú c tớnh ng lc hc nh
nhau, nhng ụtụ th nht vi hp s cú 3 s truyn v th 2 cú 4 s truyn
chỳng u cú t s truyn th nht v cui cựng bng nhau.
nu 2 ụtụ cựng chuyn ng trờn cựng mt loi ng cú h s cn tng
nh nhau l
2
khi ú vn tc ln nht ca ụtụ cú hp s 3 cp nh hn
vn tc ca ụtụ cú hp s 4 cp
- Cn xỏc nh t s truyn ca hp s :
Hp s t trong h thng truyn lc ca ụtụ nhm m bo kh nng
khc phc lc cn ca mt ng luụn thay i nh vy cn xỏc nh t
s truyn ca tng s trong hp s.
3. Cỏc ch tiờu ỏnh giỏ ụtụ
ỏnh giỏ ụtụ ngi ta ỏnh giỏ qua cỏc ch tiờu sau:
* Ch tiờu v cụng sut

Xõy dng phng trỡnh cụng bng cụng sut dng tng quỏt
N
e
=
N
t
+
N
f
+
N


N
i
N
j

N
j

Phng trỡnh cõn bng cụng sut ti bỏnh xe ch ng:
N
k
=
N
e
-
N
t

=
N
f
+
N


N
i

N
j

biu th dng khai trin
N
e
=
N
e
(1 -

t
) + G.f.v.cos G.v.sin + W.v
3

g
G
.

i

.v.j
Xột trng hp ụtụ chuyn ng n nh trờn ng bng
Pt:
N
e
=
N
t
+
N
f
+
N

=
t

1
(f.G.v + W.v
3
).
Ta xõy dng th cụng sut da trờn phng trỡnh ny.
th cõn bng cụng sut ng c biu th mi quan h vo vn tc
chuyn ng ca ụtụ. N
e
= f(v) m s vũng quay trc khuu v vn tc cú
quan h bc nht.
v=
i
r

n
t
b
e
.60
...2

(m/s)
Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 6 -
th biu th mi quan h gia cụng sut phỏt ra ca ng c v cụng sut
cn trong quỏ trỡnh chuyn ng.
Da vo th ta cú th nhn bit c vn tc ln nht ca ụtụ, bit c
thnh phn cụng sut d t ú cú th bit c kh nng khc phc sc cn dc,
tng tc ca ụtụ
- í ngha th
ng
N
f
,(
N
f
+
N

)..,

N
e
..
bit c vn tc ln nht ụtụ t c khi ụtụ chuyn ng u trờn ng
bng(
0=

) v bm ga m ht v hp s truyn cao nht ca hp s.
- Khi mun ụtụ chuyn ng u trờn on ng ú vi vn tc
v
max
nh
hn thỡ ngi lỏi cn úng bt bm ga v thc hin chuyn s thp hn
trỏnh tiờu hao nhiờn liu lóng phớ
* Lc kộo ụtụ
- xõy dng phng trỡnh lc kộo:
p
k
=
p
f

p
i
+
p


p
j

Tng t nh xõy dng phng trỡnh th cõn bng cụng sut khi xõy
dng phng trỡnh cõn bng lc kộo trờn ng bng v chuyn ng u n
nh:
p
k
=
p
f
+
p

v cng xõy dng th da trờn phng trỡnh ny.

r
i
M
b
t
t
e

..
= f.G +
2
.vW

Cỏc lý lun tng t nh xõy dng th cõn bng cụng sut.
- í ngha ca th
+ S dng th cõn bng lc kộo ca ụtụ cú th xỏc nh c cỏc ch

tiờu ng lc hc ca ụtụ khi chuyn ng n nh.
+ Xõy dng: P=m.G

. =f() khi ú th ca P biu din trờn cựng
th ca lc kộo
+ Da vo th cú th bit c khu vc ụtụ cú th b trt quay.
* Nhõn t ng lc hc ca ụtụ D.
- Nhõn t ng lc hc ca ụtụ l t s truyn gia lc kộo tip tuyn
p
k

tr i lc cn ca khụng khớ
p

v chia cho trng lng ton b ca ụtụ ký
hiu: D
D=
G
pp
k


=[
r
i
M
b
t
t
e

..
- W.v
2
].
G
1

- so sỏnh tớnh cht ng lc hc ca cỏc loi ụtụ khỏc nhau v ng vi
cỏc iu kin lm vic ca ụtụ trờn cỏc loi ng khỏc nhau ngi ta cú
th bit ngay c cỏc tớnh cht ng lc hc ca ụtụ c c trng bi
cỏc thụng s D.
* Xõy dng th nhõn t ng lc hc
Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 7 -
th biu th mi quan h gia nhõn t ng lc hc v vn tc chuyn
ng ca ụtụ D=f(v)
- ý ngha ca th.
+ bit c ụtụ lm vic ch ton ti khi no
+ khi no chuyn ng ko b trt quay(bỏnh xe ch ng)
+vn tc ln nht ca ụtụ
+
+ s tng tc ca ụtụ
+thi gian v quóng ng tng tc ca ụtụ

4. S cn thit lm ti tớnh toỏn sc kộo ca ụtụ

Mc ớch xỏc nh cỏc thụng s kt cu c bn ca ụtụ, m bo cỏc
tớnh cht kộo ca ụtụ. kh ngng n nh, ch ti thay i, lờn dc, vt
trng ngi vt.. tớnh cht ú phi hp lý, phự hp vi cỏc iu kin s
dng, iu kin k thut ca ụtụ.

Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 8 -










PHN II


XY DNG NG C TNH TC NGOI NG C

I, XY DNG NG C TNH TC NGOI NG C
*
N
e
=
N
emax

[a.
'

+ b.
'

2
- c.
'

3
]
Trong ú:
+
N
emax
,
n
N
cụng sut ln nht ca ng c v s vũng quay tng ng:

N
emax
= 200 ml;
Vi
max
s vũng quay ln nht ng vi vn tc ln nht. ễ tụ du lch
max
=
523 575 rad/s

Chn
max
= 550 rad/s => = 550rad/s => n
v
= 550.30/ = 5252,11. Ta
ly n
v
= 5300 v/f
Chn h s n
v
/n
N
= 1,2=> n
N
= 5300/1,2 = 4416,667 v/f .Ly n
N
= 4420
v/f

+
N
e
,
n
e
cụng sut v s vũng quay mt thi im trờn ng c tớnh ng
c.
+ a,b,c h s chn: a = b = c = 1(ng c xng).
'

=
n
n
N
e
=0,2; 0,3; 0,4..1,2.
* ng biu din momen xon ca ng c.
e
M
=716,2.
e
e
n
N
(kGm)
Trong ú
N
e
: cú th nguyờn mó lc
Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 9 -
n
e
: cú th nguyờn s vũng quay/ phỳt
Ta chn:

t
=0,95
Ta cú bng thụng s sau:

Bng 1: Tớnh cỏc thụng s ca ng c

II. Xỏc nh t s truyn ca h thng truyn lc:
1. Xỏc nh t s truyn ca truyn lc chớnh(i
o
):
t s truyn ca h thng truyn lc trong trng hp tng quỏt c xỏc
nh theo cụng thc sau: i
t
= i
h
. i
p
i
o

trong ú:
*
i
h
: t s truyn ca hp s chớnh.
*
i
p
: t s truyn ca hp s ph hoc hp phõn phi
*

i
o
: t s truyn ca truyn lc chớnh.
Ta chn loi xe thit k l loi xe cú mt cu ch ng, truyn lc chớnh
loi n, xỏc nh t s truyn ca truyn lc chớnh (
i
o
):
n
e

'

=
n
n
N
e

N
e
(ml)
M
e
(kGm)
)(ml
N
k
=
N

e
.

t

884
0,2

10,44 8,456 9,918
1326
0,3

16,335

8,823 15,52
1768
0,4

22,32
9,042 21,204
2210
0,5

28,125

9,12 26,72
2652
0,6

33,48

9,042 31,806
3094
0,7

38,115
8,83 36,21
3536
0,8

41,76

8,458 39,672
3978
0,9

41,145

7,41 39,10
4420
1

45

7,30 42,75
4862 1,1
44,1

6,50 41,90
5304 1,2
41,13

5,56 39,08
Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 10 -
T s truyn ca truyn lc chớnh
i
o
c xỏc nh t iu kin m bo
cho ụtụ t vn tc ln nht, c xỏc nh theo cụng thc:
i
o
= 0,377.
vii
n
r
hnp
v
b
max
..
.

Trong ú:
*
n
v
: s vũng quay ca ng c khi ụtụ t vn tc ln nht(v

max
)
*
r
b
: bỏn kớnh lm vic trung bỡnh ca bỏnh xe, c xỏc nh theo kớch
thc lp, tớnh theo (m).
* r
b
= .r
0
vi r
0
: bỏn kớnh thit k ca bỏnh xe
: h s k n s bin dng ca lp. Chn = 0,93 vi lp cú ỏp sut thp
r
0
= (B+
2
d
).25,4

r
0
= (7+
2
15
).25,4 =368,3 (mm) = 0,368 (m).

r
b
= 0,945.0,428=0,348 (m).
*
n
v
: s vũng quay ca trc khuu ng c, ng vi vn tc ln nht ca
ụtụ(
v
max
) tớnh theo vũng/phỳt.
* i
p
: t s truyn ca hp s ph hoc hp phõn phi.
i vi xe mt cu ch ng, truyn lc chớnh loi n thỡ t s truyn:
i
p
=1
* i
hn
: t s truyn ca hp s chớnh s truyn thng chn i
h
=1
* v
max
= 115(km/h): vn tc ln nht ca ụtụ tớnh theo km/h.
Vy i
0
= 0,377.

115.1.1
5300.348,0
6,0.
vi n
v
=

.n
N
=1,2.4200=5040 (vg/ph).
trong ú

: t s gia s vũng quay ng vi vn tc ln nht v cụng sut ln
nht.
2. Xỏc inh t s truyn hp s chớnh.
a. Xỏc nh t s truyn s mt ca hp s.
Tr s truyn i
h1
c xỏc nh theo iu kin cn v ụtụ khc phc
c lc cn ln nht v bỏnh xe ch ng khụng b trt quay trong mi
iu kin chuyn ng.
* theo iu kin chuyn ng khc phc lc cn ln nht:
P
kmax
P
max
, khai trin 2 v ca biu thc ta c:
i
1h

tope
b
iiM
rG


...
..
max
max
(1)
* theo iu kin m bo cho bỏnh xe khụng b trt quay:
P
kmax
P

= G
b
.
Khai trin 2 v ca biu thc, rỳt gn ta c :
i
1h

tope
bb
iiM
rG


...

..
max
(2)
Trong ú:
Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 11 -

max
: gúc dc cc i ca ng (tớnh theo )
max
= 12
o
i
p
: t s truyn ca hp s ph s truyn cao

*
max
: h s cn tng cng ca ng

max
=f + tg
max

+ f: h s cn ln ca ng.
Vi vn tc v

22,2 m /s l 115 km/h (khong 32 m/s). Thỡ f c tớnh theo
cụng thc sau:
f
2800
)32( v+
=
023,0
2800
)3232(
=
+
=



max
= 0,028+tg12
0
=0,028+0,2125=0,2405.
Vỡ l ụtụ du lch cu trc ch ng nờn ta cú Z
1
= Z
2
0,5G
Chn G
b
=1,2 G
2
vi G

2
= 0,5 G => G
b
= 1,2.640 = 768 kg
T (1) v (2)ta tớnh c :

= = 2,014
Vi loi ng ta ang chn thỡ ta chn c h s

=0,8.Ta tớnh c :

= = 4,11

Ta chn i
1h
=4 xe cú tớnh c ng cao.
b, Xỏc nh t s truyn cỏc s truyn trung gian ca hp s:
Theo trờn thỡ
1
4
==
ii
hhn
(n=4) hp s cú 4 cp s nh vy bỏnh rng cp 4 l
bỏnh rng truyn thng.
i
hm
=
Trong ú : n: l s tin ca hp s
m l ch s truyn ang tớnh, m c ly t 2 n (n-1)

i
h2
= = 2,52 ; i
h3
= = 1,6 ; i
h4
= 1

c. Xỏc nh t s truyn ca s lựi
Trường ĐHSPKT Hưng Yên www.oto-hui.com
Khoa Cơ khí động lực Đồ án môn học: tính toán và thiết kế ôtô

GVHD: Lờ ỡnh Vit
SVTH: Hong Hu Trng
- 12 -
Trong hp s, thng c b trớ t s truyn s lựi (kớ hiu i
l
).
Tr s cu t s lựi c chn ln hn s truyn s 1 .
i
l
= (1,2 -1,3) i
h1
i
l
= 1,2.4 = 4,8
3. Lp bng xỏc inh vn tc ca ụ tụ tng ng vi tng s truyn
Vn tc chuyn ng ca ụ tụ cỏc s truyn c xỏc nh theo cụng thc

iii
n
r
v
hkpo
e
b
m
..
.
.
377,0=

+ k: ch s ca s truyn ang tớnh k=1ữ4.
+ i
o
,i
p
: vi i
o
=6,0,i
p
=1
+ n
e
: s vũng quay ng c, n
e
bin thiờn t n
emin
n n

max
(n
max
: s vũng
quay ng vi tc ln nht ca xe).
Ta cú bng thụng s cỏc giỏ tr ca vn tc sau:
Bng 2: Bng tớnh vn tc ca ụtụ theo cỏc s truyn

Vn tc cỏc
s truyn
v (km/h)
s vũng
quay ca
ng c
n
e
(v/ph)

s truyn I
(
v
1
)

s truyn II
(
v
2
)

s truyn III
(
v
3
)

s truyn IV
(
v
4
)
884

4,833 7,67 12,09 19,33
1326

7,26 11,51 18,126 29,0
1768

9,67 15,34 24,168 38,66
2210

12,08 19,18 30,21 48,33
2652

14,50 23.02 36,26 58,0
3094

16,92 26,85 42,30 67,66
3536

19,4 30,681 48,34 77,32
3978

21,75 34,52 54,38 87,0
4420

24,20 38,36 60,43 96,65