Bài tập lớn Tính toán sức kéo ô tô tải

TRƯờNG ĐạI HọC SƯ PHạM Kỹ THUậT VINH
KHOA CƠ KHí ĐộNG LựC
BàI TậP LớN MÔN HọC
lý thuyết ÔTÔ 1
Đề TàI: TíNH TOáN SứC KéO ÔTÔ tải
giáo viên hớng dẫn : Phm Hu Truyn
Sinh viên thực hiện: V ỡnh Cụng
Lớp : ĐHKT- CễNG NGH ÔTÔ A-K4
Vinh ngày tháng năm 2010
Trờng đại học s phạm kỹ thuật vinh
Khoa cơ khí động lực
********
Bài tập lớn
Môn học ô tô 1
Họ tên sinh viên: V ỡnh Cụng Lớp:ĐHKT Công nghệ ô tô A Khoá: 4
Tên bài tập:
tính toán sức kéo ô tô vận tải
I. số liệu cho trớc:
- Số chỗ ngồi: 03
- Tốc độ lớn nhất: V
max
= 80 km/h
- Tải trọng: 3000 Kg
- Hệ số cản lăn của mặt đờng: f = 0,02
- Độ dốc của mặt đờng
0
12
=

- Loại động cơ xăng không tăng áp
- Loại động cơ: Xăng

II. Nội dung cần hoàn thành:
1. Chọn động cơ và xây dựng đặc tính ngoài động cơ.
- N
e
= f(n
e
)
- M
e
= f(n
e
)
2. Xác định tỷ số truyền h thng truyn lực.
- Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính (i
0
)
- Xác định tỷ số truyền của hộp số chính (i
h
)
3. Tính toán chỉ tiêu động lực học của ôtô.
- Tính toán chỉ tiêu về công suất (N
k
)
- Tính toán chỉ tiêu về lực kéo (P
k
)
- Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải (D) và tải thay đổi (D
x
)
- Tính toán khả năng tăng tốc của ôtô:

+ Gia tốc (j)
+ Thời gian tăng tốc (t)
+ Quảng đờng tăng tốc (s)
III. bản vẽ:
1. Đồ thị đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.
2. Các đồ thị: Cân bằng công suất,cân bằng lực kéo, nhân tố động lực học, gia
tốc và gia tốc ngợc, thời gian tăng tốc, quảng đờng tăng tốc.
3. Tất cả các đồ thị đều đợc biểu thị trên tờ giấy kẻ ly khổ A
0
.
Ngày giao đề: 19/04/ 2010
Ngày hoàn thành: ./.. ../ 2010
Duyệt bộ môn giáo viên hớng dẫn
Phạm Hữu Truyền
NHËN xÐt , ®¸nh gi¸ bµi tËp lín
Gi¸o viªn híng dÉn:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

KÕt qu¶ ®¸nh gi¸:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gi¸o viªn chÊm:
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LờI NóI ĐầU
Trong thời đại đất nớc đang trên con đờng CNH - HĐH, từng bớc phát triễn
đất nớc. Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới ngày một phát triễn
cao. Để hòa chung với sự phát triễn đó đất nớc ta đã có chủ trơng phát trễn một số
ngành công nghiệp mũi nhọn, trong đó có ngành cơ khí Động Lực. Để thc hiện đợc
chủ trơng đó đòi hỏi đất nớc cần phải có một đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có

trình độ và tay nghề cao.
Hiểu rõ điều đó trờng ĐHSPKT Vinh không ngừng phát triển và nâng cao chất lợng
đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao mà còn đào tạo với số
lợng đông đảo đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho đất nớc.
Khi đang còn là một sinh viên trong trờng chúng em đợc phân công thực hiện
đề tài Tính toán sức kéo ôtô vận tải. Đây là một điều kiện rất tốt cho
chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã đợc học tại trờng, bớc đầu
đi sát vào thực tế sản xuất, làm quen với công việc tính toán thiết kế ôtô.
Trong quá trình tính toán chúng em đã đợc sự quan tâm chỉ dẫn, sự giúp đỡ
nhiệt tình của giáo viên hơng dẫn và các thầy cô giáo trong khoa cơ khí động lực.
Tuy vậy nhng không thể trách khỏi những hạn chế, thiếu sót trong quá trình tính
toán.
Để hoàn thành tốt, khắc phục đợc những hạn chế và thiếu sót đó chúng em rất
mong đơc sự đóng góp ý kiến, sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để sau này
ra trờng bắt tay vào công việc, trong quá trình công tác chúng em hoàn thành công
việc một cách tốt nhất.
Em xin chân thành cảm ơn !
Vinh, ngày tháng năm 2010
Sinh viên thực hiện

Vũ Đình Công
A: Phần thuyết minh
B: Trình tự tính toán
Phần I: xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoài của
Động cơ. Chọn động cơ lắp đặt trên ô tô

Để xác định công suất của động cơ và xây dựng đờng đặc tính ngoài trớc tiên
phải xác định trọng lợng của ô tô.
I. Xác định toàn bộ trọng lợng ôtô:
Đây là loại xe ôtô vận tải chuyên chở toán khối lợng toàn bộ xe nh sau:hàng hoá

lu thông trên các loại đờng có tính chất khác nhau nên ta áp dụng công thức tính
G = G
0
+ n
c
G
n
+ G
h
Trong đó: G
0
: Trọng lợng bản thân ôtô
n
c
: Số chỗ ngồi trong xe ôtô
G
n
: Trọng lợng trung bình của mỗi ngời
G
h
: Trọng lợng hàng hoá
Đối với loại xe này ta chọn : G
0
= 2710 (kg)
n
c
= 3
G
n
= 65 (kg)

G
h
= 3000 (kg)
Vậy ta có : G= 2710 + 3.65 + 3000 = 5905 (kg)
** Chọn lốp
Đối với loại xe này trọng lợng đặt lên các bánh xe là 5905 kg. ở ôtô vận tải tải
trọng phân bố ra cầu trớc 30%.G = 1771 kg và cầu sau là 70%.G = 4134 kg Nh vậy
khối lợng đặt vào cầu sau lớn hơn nhiều so với cầu trớc nên lốp sau sẽ chịu tải lớn
hơn lốp trớc nên ta chọn theo lốp sau cho toàn bộ lốp.
- Ký hiệu lốp : B - d là 8,25 - 20
- Xe dùng 6 bánh và 1 bánh dự phòng
- Lốp rỗng
- Bề rộng của lốp : 8,25 (inch)
II. xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ:
Các dờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đờng cong biểu
diễn sự phụ thuộc của các dại lợng công suất, môment và suất tiêu hao nhiên
liệu của động cơ theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ. các đờng đặc tính
ấy gồm:
- Đờng công suất N
e
= f(n
e
)
- Đờng moment xoắn M = f(n
e
)
- Đờng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ g
e
= f(n
e

)
Khi động cơ làm việc, các đại lợng N
e
, M
e
, g
e
thay đổi theo số vòng
quay của trục khuỷu (n
e
) trị số của n
e
biến thiên từ n
emin
ổn định đến n
0
( số
vòng quay tại điểm bộ phận hạn chế số vòng quay của động cơ xăng )
Trong phần tính toán này, các đờng đặc tính trên dợc xác định theo 2
phơng pháp:
* Phơng pháp 1:
- Đối với những động cơ đã có sẵn ( trờng hợp kiểm nghiệm ô tô đã
có hoặc đã chọn theo ô tô tham khảo đã có sẵn động cơ). Các đờng
đặc tính của động cơ có đợc nhờ băng thử công suất. Cấn chú ý rằng
các trị số công suất và moment của động cơ phát ra cha kể đến sự
tiêu hao do các thiết bị phụ nh: quạt gió, bơm dầu cho hệ thống cờng
hóa, máy nén khí, cũng nh tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền
lực
* Phơng pháp 2:
Khi thiết kế ô tô mới cần xác định công suất cần thiết kế theo yêu cầu

sử dụng ( khả năng chở tải, điều kiện đờng xá, tốc đọ lớn nhất, ) tr ờng
hợp này phải sử dụng công thức thực nghiệm.
Các bớc tính nh sau:
1, xác định công suất động cơ theo điều kiện cản chuyển động:








+=
3500270
1
3
maxmax
KFVGfV
N
tl
v

(mã lực) (1)
Trong đó:
N
v
: Công suất của động cơ cần thiết để ô tô khắc phục sức cản chuyển
động đạt vận tốc cực đại trên đờng tốt
G là trọng lợng toàn bộ của xe.
f là hệ số cản lăn của đờng, f = 0,02

V
max
là tốc độ cực đại của ô tô ở tay số truyền thẳng khi chạy trên đờng
tốt; mặt đờng nằm ngang, V
max
= 80 (km/h)
K là hệ số cản không khí. K = 0.07 (KG.S
2
/m
4
)
F là diện tích chính diện của ô tô, F = B.H = 1,63.2,2 = 3,586 (m
2
)

tl
= là hiệu suất truyền lực, chọn
tl
= 0,9
Vậy N
v
=






+
3500

80.586,3.07,0
270
80.02,0.5905
9.0
1
3
= 71,713(mã lực)
2, xác định công suất cực đại của động cơ:
Sau khi xác định đợc công suất N
v
của động cơ. cần xác định công suất lớn
nhất của động cơ theo công thức sau:
[ ]
32
max

cba
N
N
v
e
+
=
(2)
Trong đó: + a , b , c: Là các hệ số thực nghiệm, đối với động cơ xăng ta chọn
a = b = c = 1
+
N
v
n

n
=

với là tỉ số giữa số vòng quay của động cơ ứng với vận
tốc lớn nhất của động cơ và công suất lớn nhất của ô tô. Đối với động cơ xăng có bộ
phận hạn chế số vòng quay:

= 0,8
ữ
0,9 . Ta chọn:

= 0,8
+ n
N
là số vòng quay của động cơ ứng với công suất lớn nhất, ta có
thể chọn động cơ có n
N
= 3200 (vòng / phút)
Vậy N
emax
=
2 3
ev
a b c
N

+

276,77
8,08,08,0

713,71
32
=
++
=
(mã lực)
Vì công suất của động cơ đem thử trong điều kiện thí nghiệm còn thiếu các bộ phận
nh: Bộ tiêu âm, quạt gió, bình lọc không khí và các trang bị khác còn khi lắp trên ô
tô thì lại có thêm các bộ phận kể trên. Mặt khác để tăng khả năng thắng lực cản đột
xuất trong quá trình chuyển động ta phải chọn công suất của động cơ lắp trên ô tô ta
phải chọn động cơ có công suất cao hơn
%2015
ữ
tức động cơ phải có công suất
'
0,2.
v v v
N N N= +
= 71,713 + 0,2.71,713 = 86,05 (m.l)
trên cơ sở tính toán đợc công suất N
v
đảm bảo đợc tốc độ V
max
khi ô tô chạy
trên đờng có hệ số cản lăn f hơn nữa đối với ô tô vận tải không yêu cầu có tốc độ
cao nh ô tô du lịch, ô tô đua mà chủ yếu là yêu cầu có năng suất và tính kinh tế cao
nên ta chọn động cơ xăng có bộ phận hạn chế số vòng quay.
3, Xây dựng đờng đặc tính ngoài của động cơ xăng có bộ phận hạn chế số
vòng quay.
Những động cơ xăng có bộ phận hạn chế số vòng quay

Từ công thức: N
v
=
1
t

(
3
max max
. .
3500 270
v
KFV G V

+
) ta đã tính đợc N
v
= 71,713 (ml). công
suất này đợc biểu diễn trên đồ thị sẽ tơng ứng với số vòng quay n
v
của động cơ và số
vòng quay n
v
(tốc độ vòng quay trục của khuỷu động cơ khi đạt tốc độ lớn nhất) là
2560 (v/ph). Tại vị trí công suất cực đại của động cơ N
emax
= 77,276(ml)
có số vòng quay tơng ứng là n
N
= 3200 (v/ph)

Đờng đặc tính của động cơ nhận đợc bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ
thử, khi cho động cơ làm việc ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là mở bớm
ga hoàn toàn ta sẽ nhận đợc đờng đặc tính ngoài của động cơ, nếu bớm ga mở ở các
vị trí khác nhau sẽ cho ta các đờng đặc tính cục bộ. Nh vậy ứng với mỗi loại động cơ
sẽ có một đờng đặc tính ngoài nhng sẽ có rất nhiều đờng đặc tính cục bộ.
Khi không có đờng đặc tính tốc độ ngoài bằng thực nghiệm, ta có thể xây
dựng đờng đặc tính nói trên nhờ công thức thực nghiệm của S.R.Lây Đecman.
Công suất tại số vòng quay n
e
của động cơ:
N
e
= N
emax
.
2 3
e e e
N N N
n n n
a b c
n n n



+
ữ ữ



Trong đó: N

e
: Công suất hữu ích của động cơ
n
e
: Số vòng quay của trục khuỷu
N
emax
: Công suất có ích cực đại
n
N
: Số vòng quay ứng với công suất cực đại
a , b , c: Các hệ số thực nghiệm đợc chọn theo từng loại động cơ
Đối với động cơ xăng ta chọn: a = b = c = 1
để tính toán N
e
đợc nhanh chóng ta đặt: =
2 3
e e e
N N N
n n n
a b c
n n n



+
ữ ữ

lúc này: N
e
= N
emax
.
*Đờng biểu diễn moment xoắn của động cơ:
e
e
e
n
N
M 2,716
=
(Kgm)
Bảng I: tính toán các thông số của động cơ
'

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1
ne 320 640 960 1280 1600 1920 2240 2560 2880 3200 3520
Ne 8.423 17.93 28.05 38.33 48.3 57.49 65.45 71.71 75.81 77.28 75.65
Me 18.85 20.06 20.93 21.45 21.62 21.45 20.93 20.06 18.85 17.3 15.39
Ta biết số vòng quay ở chỗ hạn chế n
v
ứng với tốc độ cực đại của ôtô v
max
.
Ta tìm n
N
nh sau:
Từ n

N
=
9,08,0
ữ
v
n
Ta có: n
v
=n
N
.0,8=3200.0,8=2560 (v/ph)
n
x
=n
v
+(300ữ500)=2560+500=3060 (v/ph)
từ các số liệu trên ta xây dựng đợc đồ thị sau:
Đồ thị
III. xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực:

Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực trong trờng hợp tổng quát đợc xác định
theo công thức sau:
i
t
= i
h
.i
0
(7)
Trong đó:

i
h
: tỉ số truyền hộp số chính
i
0
:tỉ số truyền của truyền lực chính
1, xác định tỉ số truyền của truyền lực chính i
0
:
Tỷ số truyền của truyền lực chính i
0
đợc xác định từ đìêu kiện đảm bảo
cho ô tô đạt vận tốc lớn nhất, đợc xác định theo công thức:
max
.
0
.
.377,0
vi
nr
i
hn
vb
=
Trong đó: n
v
: Tốc độ vòng quay trục khuỷu động cơ khi đạt vận tốc lớn
nhất(v/ph).
r
bx

: Bán kính động lực học của bánh xe (m).
i
h
: Tỷ số truyền cao nhất của hộp số.
V
max
: Vận tốc lớn nhất của ôtô (km/h).
Thông số cho trớc: V
max
= 80 (km/h)
Thông số lựa chọn: i
h
=1
Khi tính toán sức kéo mà đối tợng nghiên cứu không phải là bánh xe thì ta có thể coi
gần đúng: r
bx
= r
d
=r
b
=

r
0
(*)
Trong đó: r
0
: Bán kính thiết kế của bánh xe