Bài tập lớn lý thuyết ô tô (XE Transinco AT B60A), đại học công nghệ GTVT

MỤC LỤC
I.

Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ…….…………………….(T2 –T3)

II.

Đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô ( Pk – V).……………………………………...…(T3

III. Đồ thị nhân tố động lực học của ôtô……………………..………………………………...7
IV. Đồ thị cân bằng công suất…………………………………………….…………………....9
V.

Đồ thị gia tốc………...……………………………………………………………………..10

VI. Đồ thị gia tốc ngược………………………………………………………………………..11
Ô TÔ TÍNH TOÁN VÀ BẢNG CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
( XE Transinco AT B60A)
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13
14
15
16
17
18
19

Các thông số và đơn vị
Khối lượng không tải ( Go – kg)
Khối lượng toàn tải ( Ga – kg)
Công suất Nemax ( Mã lực)
Tốc độ quay nN ( vòng / phút)
Mômen Memax ( KGm)
Tốc độ quay nM ( vòng / phút)
Vận tốc vmax ( km / h)
Số truyền Ih1
Số truyền Ih2
Số truyền Ih3
Số truyền Ih4
Số truyền Ih5
Truyền lực chính Io
Hộp số phụ Ip
Chiều rộng ( mm)
Chiều cao ( mm)
Ký hiệu lốp
Loại động cơ
Công thức bánh xe

Giá trị

7354
10954
185
2900
51
1400
7,216
4,629
2,719
1,649
1,000
3,909
2300
3145
7,5 x 18-18
diesel
4x2

I. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ
1. Khái niệm: Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là Đường biểu diễn mối quan hệ giữa
công suất có ích Ne , Mômen xoắn có ích Me với số vòng quay trục khuỷu động cơ n e . Khi bướm
ga của động cơ xăng mở hoàn toàn hoặc thanh răng của bơm cao áp trong diezel ở vị trí cung cấp
nhiên liệu nhiều nhất.
2. Đồ thị: Dựng hệ trục tọa độ vuông góc gồm:
- Trục hoành biểu diễn số vòng quay của động cơ ne (v/p).


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô

GVHD: Chu Văn Huỳnh

- Trục tung biểu diễn công suất có ích Ne (KW) và mômen xoắn có ích Me (Nm).
3. Tiến hành dựng đồ thị: Phương pháp dựng theo công thức thực nghiệm
- Các điều kiện cho trước:
+ Loại động cơ :diesel
+ Công suất có ích lớn nhất: Nemax = 185 (HP) = 185 x 0,736 = 136,16 (KW)
+ Số vòng quay đạt công suất có ích lớn nhất(Nemax ): nN = 2900 (v/p)
+ Mômen xoắn có ích lớn nhất: Memax = 51 (KGm) = 51 x 9,81 = 500,31(Nm)
+ Số vòng quay đạt mômen xoắn có ích lớn nhất: nM = 1400 v/p
- Xác định số vòng quay nhỏ nhất và lớn nhất của động cơ:
Áp dụng công thức: nmin = ( 0,4 ÷ 0,6 ) . nM (v/p)
nmax = ( 1,1 ÷ 1,2 ) . nN (v/p)
=> chọn: nmin = 0,5 . 3000 = 1500 (v/p)
nmax = 1,1 . 5800 = 6380 (v/p)
- Tính giá trị Ne , Me:
+ Tính Ne : Sử dụng phương pháp Lây – Đécman

 n
N e = N e max .  a.  e
  nN

2
3

 ne 
 ne  
÷+ b.  ÷ − c.  ÷  ( KW)

 nN 
 nN  

Trong đó:
Ne , Me , ne – là công suất, mômen, số vòng quay của động cơ ứng với một
điểm bất kỳ của đồ thị đặc tính ngoài.
Nemax , nN – là công suất cực đại của động cơ và số vòng quay ứng với nó.
a , b , c – là các hệ số thực nghiệm, với động cơ xăng 4 kỳ : a = b = c = 1
+ Tính Me : sau khi tính được Ne , ta áp dụng công thức:
104.N e
Me =
(N.m)
1, 047.ne
+ Kết quả tính toán:
BẢNG 1

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

2


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô

TT

ne ( v/p)

GVHD: Chu Văn Huỳnh

Ne (KW)

Me (N.m)

1

1500

16,09

102,44

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
5800

6000
6380

22,07
28,02
33,74
39,04
43,71
47,54
50,35
51,93
52,20
52,07
51,10

105,38
107,04
107,42
106,53
104,36
100,91
96,18
90,18
85,96
82,89
76,51

+ Vẽ đồ thị : Từ các thông số của ne ,Ne , Me tương ứng trong bảng 1, trên đồ thị ta chia
các khoảng sao cho tương ứng với từng giá trị đã chọn theo tỉ lệ của đồ thị.
+ Hình dạng đồ thị:

II. ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO (Pk – V)
1. Khái niệm: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo của ôtô Pk ( khi sử dụng với các tay
số khác nhau) với vận tốc chuyển động của ôtô
- Phương trình cân bằng lực kéo: Dạng tổng quát
PK = Pf ± Pi + Pω ± Pj + Pm
Trong đó:

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

3


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô

GVHD: Chu Văn Huỳnh

PK : Lực kéo tiếp truyền ở bánh xe chủ động
Pf : Lực cản lăn : Pf = f. G. cos α
Pi : Lực cản lên dốc : Pi = G. sinα
Pω : Lực cản không khí : Pω = K.F.v2
Pj : Lực cản quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)
Pj =

G
.δ j . j
g

α : Góc dốc của đường
i = tgα : độ dốc của đường

f : Hệ số cản lăn của đường
PΨ = Pf + Pi = G (f . cos α ± sin α) ≈ G (f ± i) = G. Ψ
Ψ = f ± I : Hệ số cản tổng cộng của đường
+ Xe ôtô chuyển động ổn định không kéo moóc : PK = PΨ ± Pj + Pω
+ Xe ôtô chuyển động đều

: P k = PΨ + Pω

2. Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô:
- Công thức tính:
Pki =
vi =

M e .ihi .io .ηt
= f. G. cosα ± G. sinα ± G/g . j. δi + K. F. v2 + n. Ψ. Q
rbx
2.π .ne .rbx
60.io .ihi

Trong đó : Pki : Lực kéo tương ứng ở cấp số i.
ihi : Tỷ số truyền của cấp số i.
io : Tỷ số truyền lực chính.
ηtl : Hiệu suất truyền lực. Chọn ηtl = 0,9
vi : Vận tốc chuyển động của ô tô theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ
khi ô tô chuyển động ở cấp số i.
- Thông số lốp: Kí hiệu lốp: 6,40 - 13
Trong đó :
Bề rộng của lốp và chiều cao lốp : B = H = 6,4 (insơ) = 6,4x0,0254=0,16256 (m)
Đường kính của vành bánh xe: d = 13 (insơ) = 13x0,0254 = 0,3302 (mm)
•

Xác định bán kính thiết kế của lốp ( r0):
r0 = ( B + d/2 )

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

4


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô

GVHD: Chu Văn Huỳnh

r0 = (0,16256 + 0,3302/2 ) = 0,328 (m)
•

Xác định bán kính làm việc trung bình của bánh xe:
rb = λ.r0
Trong đó:
r0 - là bán kính thiết kế của bánh xe
λ - là hệ số kể đến sự biến dạng chiều cao của lốp. Đối với xe đang xét ta chọn
lốp áp suất thấp: λ = 0,93
=>

rb = 0,930 x 0,328 == 0,305 (m)

- Dựng đồ thị: Dựng đồ thị hệ trục tọa độ Đề - các vuông gồm:
+ Trục tung biểu diễn: Lực kéo của ô tô Pk (N), lực cản lăn Pf (N), Lực cản của đường Pψ (N),
lực cản của không khí Pω (N), lực bám Pφ (N).
+ Trục hoành biểu diễn vận tốc của ô tô: v (m/s)

+ Các đường cong Pk1 , Pk2 , Pk3 , Pk4 là các đường cong bậc hai ứng với các tay số: 1, 2, 3, 4.
+ Ngoài ra còn đường Pψ , ( Pf ) , ( Pω + Pψ ) , Pφ
- Tiến hành vẽ đồ thị:
+ Dựng đồ thị Pk – V : ta xác định trị số Pk và v của từng tay số theo giá trị vòng quay ne của
trục khuỷu theo công thức sau:
Công thức xác định vận tốc của ô tô :

vi =

Công thức xác định lực kéo của ô tô :

Pki =

2.π .ne .rbx
( m/s)
60.io .ihi
M e .ihi .io .ηt
( N)
rbx

- Kết quả tính:
BẢNG 2
Số truyền 1
ne(v/p
Me(N.m)
)
v1(m/s) Pk1(N)

Số truyền 2
v2(m/s) Pk2(N)

Số truyền 3
v3(m/s) Pk3(N)

1500
2000

102,439 3.905
105,382 5.057

4807.143

6.681

2809.906

10.248

4901.594

8.651

13.269

3

2500

107,041 6.208

4922.445

10.62

2865.115
2877.30
3

3154.25
7
3216.232

16.289

4

3000

107,424 7.359

4870.019

12.589

2846.658

5

3500

106,53 8.51

4744.13

14.559

2773.07
3

1
2

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

Số truyền 4
v4(m/s) Pk4(N)
13.63

2024.785

17.648

2064.568

3229.914

21.665

2073.351

19.31

3195.51
4

25.682

2051.269

22.33

3112.91

29.699

1998.244

5


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô
6
7
8
9
10
11
12

GVHD: Chu Văn Huỳnh

4000
4500
5000

104,358 9.661
100,908 10.812
96,181 11.963

4544.779

16.528

2656.547

25.351

2982.104

33.717

1914.277

4271.967

18.497

2497.081

28.372

2803.096

37.734

1799.367

3925.739

20.466

31.392

2575.914

41.751

1653.535

5500
5800
6000
6380

90,176 13.114
85,96
82,894
76,505

3506.049

22.436

2294.701
2049.38
1

34.413

2300.53

45.769

1476.76

3. Đồ thị PΨ và (PΨ + P):
- Nếu v ≤ 22,2 ( m/s) thì PΨ là một đường nằm ngang.
- Nếu v > 22,2 ( m/s) thì PΨ là một đường cong bậc 2.
Áp dụng công thức:
PΨ = Pf = G . cosα . f = G . f ( vì xe chuyển động trên đường bằng nên α = 0)
Với G - là trọng lượng toàn bộ của xe: G = Ga + Go = 15200 + 11200 = 26400 (N)
Chọn loại đường là đường nhựa tốt với hệ số cản lăn f = 0,015
Với những vận tốc v > 22,2 m/s thì ta phải chọn lại hệ số cản lăn bằng hệ số cản lăn thực nghiệm


v2 

fo = f 1 +

1500



- Tương ứng với nó ta xác định được đường (PΨ + P).
+ Ta xây dựng lực cản của không khí: P ω = W . v2 , đây là đường cong bậc 2 phụ thuộc vào bình
phương vận tốc chuyển động của ô tô. Các giá trị của đường cong P ω được đặt lên trên đường
cong PΨ lúc đó ta có đường cong tổng cộng (PΨ + P).
Áp dụng công thức: Pω = w . v2 (N)
Trong đó: Pω : là lực cản của không khí
v : là vận tốc của ô tô (m/s)
W = K . F : là nhân tố cản ( Ns2/ m2)
Với F = 0,78 . Ba . Ha : là diện tích chính diện của xe
 F = 0,78 . 1,550 . 1,525 = 2,4 ( m2)
Chọn K = 0,3 ( với ô tô du lịch - vỏ kín)
Vậy: W = 0,3 . 2,4 = 0,72 ( Ns2/ m2 )

- Kết quả tính:

v ≤ 22.2

v(m/s)
1
4
9

f
0.015
0.015
0.015

BẢNG 3

PΨ (N)
396
396
396

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

Pω (N)
0.72
11.52
58.32

Pψ + Pω
396.72
407.52
454.32

6


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô

v > 22.2

15
20
22.2
25
29
33

37
41
45.769

0.015
0.015
0.015
0.02
0.023
0.026
0.029
0.032
0.036

GVHD: Chu Văn Huỳnh
396
396
396
528
607.2
686.4
765.6
844.8
950.4

162
288
354.845
450
605.52

784.08
985.68
1210.32
1508.257

558
684
750.845
978
1212.72
1470.48
1751.28
2055.12
2458.657

4. Đồ thị lực bám của bánh xe chủ động với mặt đường Pφ:
- Để tính toán khả năng trượt quay của các bánh xe chủ động trên một loại đường nào đó, trên đồ
thị ta xây dựng đường lực bám phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của ô tô. Lực bám P φ biểu diễn
trên đồ thị là 1 đường cong song song với trục hoành.
- Ta có:
Pφ = φ . Gφ ( N)
Trong đó:
Gφ : là trọng lượng của ô tô phân bố trên cầu chủ động ( N).
Gφ = Z1 = Z2 = 0,5 . G = 0,5 . 26400 = 13200 N ( vì là xe ô tô du lịch ).
φ : là hệ số bám của bánh xe chủ động với mặt đường. Chọn φ = 0,7
Vậy: Pφ = 0,7 . 13200 = 9240 N
5. Ứng dụng của đồ thị:
- Xác định được vmax trên đoạn đường đã chọn.
- Xác định được lực kéo dư ( Pk dư) khi ô tô sử dụng tay số nhất định với vận tốc xác định, với P k
dư dùng để tăng tốc vượt dốc thêm tải.

- Xác định được tay số cần thiết và vận tốc mà ô tô đạt được khi biết điều kiện chuyển động của
ô tô.
- Xác định được tay số cần thiết và vận tốc mà ô tô đạt được khi biết điều kiện chuyển động của
ô tô.
- Xác định được vùng làm việc của ô tô mà các bánh xe không vị trượt quay.

III. Đồ thị nhân tố động lực học của ôtô:
1. Khái niệm: Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô biểu diễn mối quan hệ giữa nhân tố động
học của ô tô khi sử dụng các tay số khác nhau với vận tốc chuyển động của ôtô.
D=
Trong đó:

 1
PK − Pω  M e .itl .ηt
=
− K .F .V 2 ÷.
G
 rbx
 G

D : Nhân tố động lực học của ô tô
Pω : Lực cản không khí
Pk : Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

7


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô

GVHD: Chu Văn Huỳnh

itl : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
- Nhân tố động lực học bị giới hạn bởi điều kiện bám của bánh xe:
Dϕ =
Trong đó:

Pϕ − Pω
G

 ϕ .Zϕ − K .F .V 2 
=
÷

÷
G



Dφ : là nhân tố động lực học của ô tô theo điều kiện bám
G : là tải trọng toàn bộ của ô tô
Pφ : là lực cản của không khí

Để ô tô chuyển động không bị trượt: Dϕ ≥ D ≥Ψ
2. Đồ thị: Dựng hệ trục tọa độ Đề- các vuông góc.
+ Trục tung biểu diễn các trị số nhân tố động lực học D.
+ Trục hoành biểu diễn vận tốc của ô tô.
+ Trên đồ thị biểu diễn đường cong D1 , D2 , D3 , D4 , D5 ứng với các tay số 1, 2, 3, 4, 5.
+ Trên đồ thị biểu diễn đường thẳng f = 0,015 đã chọn.

Với: v ≤ 22,2 m/s thì đường biểu diễn f là 1 đường thẳng song song với trục hoành.
v > 22,2 m/s thì đường biểu diễn f là 1 đường cong và giá trị của f được chọn theo các giá
trị vận tốc ở bảng 3.
+ Đường Dφ là đường biểu diễn nhân tố động lực học theo điều kiện bám, là đường song song
với trục hoành.
Các giá trị của Dφ được xác định theo công thức:
Dϕ =

Pϕ − Pω
G

 ϕ .Zϕ − K .F .V 2 
=
÷

÷
G



- Kết quả tính:
BẢNG 4
ne(v/p)
1900

Tay số 1
v1(m/s)
D1
v2(m/s)
3.905

0.182 6.681

2460

5.057

0.185 8.651

3020

6.208

0.185 10.62

3580

7.359

4140

8.51

4700

9.661

0.18
3
0.17
8

0.17

Tay số 2
D2
v3(m/s)
D3
0.105 10.248 0.045
0.10
13.269 0.044
6
0.10
16.289 0.041
6
0.10
19.31
0.038
4

Tay số 3
v4(m/s)
D4
13.63
0.047

14.559

0.099 22.33

16.528

0.09
3

12.589

25.351

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

17.648

0.045

21.665

0.041

25.682

0.035

0.033

29.699

0.027

0.027

33.717

0.018

8


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô
5260
5820

10.812
11.963

0.159 18.497
0.145 20.466

6380

13.114

0.128 22.436

v(m/s)
Dϕ

0
0.35

GVHD: Chu Văn Huỳnh
0.085 28.372

0.075 31.392
0.06
34.413
4

BẢNG 5
13.114 22.436
0.35
0.349

0.02
0.012

37.734
41.751

0.008
0.005

0.002

45.769

0.001

34.413 45.769
0.349 0.349

3. Ứng dụng của đồ thị:
- Dựng đồ thị để giải các bài toán về động lực học của ô tô như:

+ Xác định vận tốc lớn nhất vmax của ô tô.
+ Xác định vận tốc giới hạn của ô tô khi sử dụng từng tay số.
+ Xác định độ dốc lớn nhất của đường mà ô tô khắc phục được khi sử dụng tay số nào đó:
imax = D – f
IV. Đồ thị cân bằng công suất:
- Khái niệm: Đồ thị cân bằng công suất là đường biểu diễn các giá trị đã tính toán được của
phương trình cân bằng công suất của ô tô trên đồ thị có tọa độ N- v.
- Xây dựng đồ thị cân bằng công suất:
Công thức tính:
2.π .ne .rbx
Nki = Pki . vi : 1000
;
vi =
60.io .ihi
Trong đó:
Nki: là Công suất kéo của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động khi ô tô chuyển động ở
cấp số i của hộp số.
Pki : Lực kéo tương ứng ở cấp số i.
v i : Vận tốc tương ứng với số vòng quay trục khuỷu động cơ khi ô tô chuyển động ở cấp
số i của hộp số.
- Kết quả tính:
BẢNG 6
ne (v/p)
Nk (KW)
số 1
số 2
số 3
số 4
1900
18771.893

18772.982
32324.826
27597.82
2460
24787.361
24786.11
42676.182
36435.496
3020
30558.539
30556.958
52612.069
44919.149
3580
35838.47
35836.578
61705.375
52680.69
4140
40372.546
40373.17
69511.28
59345.849
4700
43907.11
43907.409
75599.319
64543.678
5260
46188.507

46188.507
79529.44
67897.314
5820
46963.616
46963.351
80863.092
69036.74
6380
45978.327
45979.912
79168.139
67589.828

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

9


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô

GVHD: Chu Văn Huỳnh

V. Đồ thị gia tốc:
- Khái niệm: là đường biểu diễn sự tăng giảm vận tốc của ô tô trên các loại đường nhất định.
- Công thức tính:
D=Ψ+

δj
g

j

Suy ra, gia tốc của ô tô được tính như sau: J = ( D – Ψ)

g
( m/s2 )
δj

Trong đó:
D – là nhân tố động lực học của ô tô.
δ j – là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay. Chọn δ j = 1
Ψ – là hệ số cản chuyển động của đường.
Có Ψ= f ± i , với đường bằng lấy độ dốc i = 0 => Ψ = f
G – là gia tốc rơi tự do, lấy g = 10 m/s2
- Kết quả tính:
BẢNG 7
v1
3.905
5.057
6.208
7.359
8.51
9.661
10.812
11.963
13.114

v (m/s)
v2

v3
6.681
10.248
8.651
13.269
10.62
16.289
12.589 19.31
14.55
22.33
9
16.528 25.351
18.49
28.372
7
31.39
20.466
2
34.41
22.436
3

v4
13.63
17.648
21.665
25.682

Ψ1
0.015

0.015
0.015
0.015

Ψ2
0.015
0.015
0.015
0.015

Ψ
Ψ3
0.015
0.015
0.015
0.015

Ψ4
0.015
0.015
0.015
0.023

j1
1.67
1.7
1.7
1.68

j (m/s2)

j2
j3
0.9
0.3
0.91 0.29
0.91 0.26
0.89 0.23

j4
0.32
0.3
0.26
0.12

29.699

0.015

0.015

0.02

0.023

1.63

0.84

0.13

0.04

33.717

0.015

0.015

0.023

0.026

1.55

0.78

0.04

-0.08

37.734

0.015

0.015

0.023

0.029

1.44

0.7

-0.03

-0.21

41.751

0.015

0.015

0.023

0.032

1.3

0.6

-0.11

-0.37

45.769

0.02

0.02

0.029

0.03
6

1.08

0.44

-0.27

-0.55

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

10


Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô

GVHD: Chu Văn Huỳnh

- Ứng dụng đồ thị:
+ Dùng đồ thị để xác định gia tốc của ô tô ở một tốc độ nào đó ở một số truyền nhất định
+ Dùng đổ thị để xác định thời điểm sang số hợp lý để đảm bảo sự giảm tốc độ là nhỏ nhất và
thời gian đổi số truyền là ngắn nhất đồng thời đạt tốc độ lớn nhất ở các số truyền sau.
+ Dùng đồ thị này để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô.

VI. Đồ thị gia tốc ngược:
- Từ công thức:
j=
=>
dt =
Suy ra: khoảng thời gian tăng tốc từ v1 → v2 của ô tô là:
V2
1
t1,2= ∫
.dv
j
V1
- Kết quả tính giá trị gia tốc ngược của ô tô:
BẢNG 8
v1
3.905
5.057
6.208
7.359
8.51
9.661
10.812
11.963
13.114

v2
6.681
8.651
10.62
12.589

14.559
16.528
18.497
20.466
22.436

v3
10.248
13.269
16.289
19.31
22.33
25.351
28.372
31.392
34.413

v4
13.63
17.648
21.665
25.682
29.699
33.717
37.734
41.751
45.769

v5
0.015

0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
0.02

1/j1
0.599
0.588
0.588
0.595
0.613
0.645
0.694
0.769
0.926

SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3

1/j2
1.111
1.099
1.099
1.124
1.19
1.282
1.429

1.667
2.273

1/j3
3.333
3.448
3.846
4.348
7.692
25
-33.333
-9.091
-3.704

1/j4
3.125
3.333
3.846
8.333
25
-12.5
-4.762
-2.703
-1.818

11