Bài tập lớn lý thuyết ô tô full

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô
TÔ………………....trang2
Phần I : Tính toán lựa chọn động cơ và xây dựng đặc tính ngoài của
động cơ
ô
tô………………………………………………………………………………..trang
4
Phần II. Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền
lực……………………………….trang 6
Phần III: Cân bằng công suất ô
tô………………………………………………...trang 7
Phần IV: Cân bằng lực kéo ô
tô………………………………………………......trang 9
Phần V: Nhân tố động lực
học………………………………………………......trang 10
Phần VI: Khả năng tăng tốc của ô tô……………………………………………
trang 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………...trang

19

trang 1


trang 2


VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN Ô TÔ & XE CHUYÊN
DỤNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN
TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ
Họ và tên: Đặng Xuân Dương
Lớp:

MSSV:

Khóa:

I. Tên đề tài: Tính toán sức kéo ô tô
II. Các số liệu ban đầu:
-

Loại xe: Ô tô con 7 chỗ.
Loại động cơ: Xăng
Tải trọng định mức : Gđm = 20600 N
Tốc độ vòng quay cực đại: nmax = 6000 vg/ph
Vận tốc cực đại của ô tô: Vmax = 188 km/h , 5 cấp
Kích thước lốp: 225/50R17
Hệ số cản lăn của đường ứng với tốc độ cực đại f = 0.02
Độ dốc lớn nhất của đường mà xe vượt được αmax = 14
Kích thước chính diện của xe: B×H = 1830×1660

III. Nội dung tính toán:

1. Tính toán lựa chọn động cơ và xây dựng đặc tính ngoài của

động cơ

2. Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực
3. Tính toán động lực học của ô tô:

-Tính toán và xây dựng đồ thị căn bằng công suất.
-Tính toán và xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo.
-Tính toán và xây dựng đồ thị nhân tố động lực học:
+Khi đầy tải: D
+Khi tải thay đổi: Dx
-Tính toán và xây dựng đồ thị khả năng tăng tốc của ô tô:
+ Gia tốc (j) và gia tốc ngược (l/j)
+Thời gian tăng tốc (t)
+Quãng đường tăng tốc (s)
IV. Bản vẽ:

trang 3


Gồm các bản vẽ đặc tính ngoài và đồ thị cân bằng công suất; đồ
thị cân bằng lực kéo; đồ thị gia tốc; đồ thị gia tốc ngược; đồ thị nhân
tố động lực học; đồ thị thời gian tăng tốc; đồ thị quãng đường tăng
tốc.
Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:
28/01/2016
Ngày hoàn thành: 9/03/2016

Ngày 10 tháng 3 năm 2016

Cán bộ hướng dẫn

trang 4


Phần I : Tính toán lựa chọn động cơ và xây dựng đặc tính
ngoài của động cơ
I.

Chọn đông cơ
1. Chọn loại động cơ: động cơ xăng
2. Chọn số vòng quay: nN = 6000 vg/ph
3. Chọn công suất động cơ:

Trong đó:
ρ là mật độ không khí: ρ = 1.24 kg/m3
f là hệ số cản lăn: f = 0.02
Cw là hệ số khí động của ô tô phụ thuộc vào khí động học của xe,
chất lượng về mặt vỏ xe con: Chọn Cw = 0.4
Diện tích chính diện của xe - A, B- chiều rộng cơ sở của xe, H- chiều
cao của xe : A=0.85×B×H = 0.85×1830×1660=2582130
mm2 ≈ 2.58m2
Tải trọng xe: G= 20600N, tự trọng G0=G-6×1100=206006×1100=14000N,
tải Gt=6×1100=6600N
Vận tốc cực đại: =188km/h
Hiệu suất động cơ : ηt=0,85
Thay vào công thức:
Chọn điểm làm việc động cơ khi xe đạt vận tốc cực đại 188 km/h là
công suất cực đại Nemax. Đây là cống suất khắc phục sức cản khi xe
chuyển động. Động cơ trên xe còn sinh ra công suất để phục vụ cho

các nhu cầu khác nên công suất động cơ lắp trên xe thường lớn hơn
khoảng 20÷30%. Ta chọn động cơ có công suất Nemax=165 kw để lắp
cho xe.
II.

Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ
Động cơ chọn là động cơ xăng nên các hệ số được chọn trong

công thức Lâyđecman là a= b= c=1
Trong đó: Ne là công suất cực đại tại số vòng quay bất kỳ n e , với nN =
6000 vg/ph.
Khi biết Ne và ne ta có thể tính Me theo công thức:

trang 5


Lập bảng tính ta có:

Bảng
1.1

ne
(vg/ph)

600

120
0

180

0

240
0

300
0

360
0

420
0

480
0

540
0

600
0

660
0

720
0

Ne (kW)

18,0

38,3

59,9

81,8

103,
1

122,
8

139,
8

153,
1

161,
9

165,
0

161,
5

150,
5

Me (Nm)

286,
3

304,
7

317,
8

325,
7

328,
3

325,
7

317,
8

304,
7

286,

3

262,
7

233,
8

199,
6

Dựa vào bảng ta có thể vẽ được đường đặc tính ngoài của động cơ:
Hình 1.1. Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ

Phần II. Xác định tỉ số truyền hệ thống truyền lực
Chọn số cấp số: Chọn 5 cấp, n = 5 ( theo đầu đề)
Tính tỉ số truyền của các cấp số
1. Tỉ số truyền cực tiểu itmin:
- Tính bán kính bánh xe: Với loại lốp 225/50R17 ta có bán kính lốp
I.
II.

thiết kế:
-

Bán kính làm việc trung bình: rb = λr0 = (0.93÷0.935)×r0 =

-

253.1÷254.5 mm

Ta chọn rb = 254 mm= 0.254m
Áp dụng công thức tính itmin:
2. Tỉ số truyền cực đại itmax:

-

Điều kiện lực kéo: Áp dụng công thức:
Trong đó: G= 20600N; rb = 0.254m; Memax = Nm (theo bảng); ηt
= 0.85;
ψmax = f + tanαmax = 0.02 + tan14O = 0.02 +0.25 = 0.27
Thay vào ta có:

-

Kiểm tra điều kiện bám:

Trong đó: Gφ là trọng lượng bám của xe; đây là xe con, ta giả thiết
trọng lượng phân bố lên cầu trước là cầu chủ động chiếm 50% trọng

trang 6


lượng toàn bộ. Coi rằng cos14o≈1, do đó trọng lượng bám của xe: Gφ
= 0.5G = 0.5×20600 = 10300N
φ là hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường, chọn φ=0.7
Thay vào ta có:
Như vậy thỏa mãn điều kiện bám.

3. Tính tỉ số các tay truyền trung gian:

Áp dụng công thức
Từ đó ta có:
it5 = 3.06
it4 = a.it5 = ×3.06 = 3.47
it3 = a.it4 = ×3.47 = 3.93
it2 = a.it3 = ×3.93 = 4.46
it1 = 5.06
4. Tính vận tốc xe:
Áp dụng công thức tính vận tốc xe:
Kết quả giá trị vận tốc xe ứng với từng số ở các sô vòng quay khác
nhau được thể hiện:
ne
(vg/ph)
v1(km/h
)
v2(km/h
)
v3(km/h
)
v4(km/h
)
v5(km/h
)
Bảng
2.1

600
8,35
12,8
8

14,5
8
16,5
6
18,7
8

1200

1800

2400

3000

3600

4200

4800

5400

6000

6600

7200

22,7

1
25,7
6
29,1
6
33,1
2
37,5
5

34,0
6
38,6
5
43,7
5
49,6
7
56,3
3

45,4
2
51,5
3
58,3
3
66,2
3
75,1

0

56,7
7
64,4
1
72,9
1
82,7
9
93,8
8

68,1
3
77,2
9
87,4
9
99,3
5
112,
66

79,4
8
90,1
8
102,
08

115,
90
131,
43

90,8
4
103,
06
116,
66
132,
46
150,
21

102,
19
115,
94
131,
24
149,
02
168,
98

113,
55
128,

82
145,
82
165,
58
187,
76

124,
90
141,
70
160,
41
182,
13
206,
54

136,
26
154,
59
174,
99
198,
69
225,
31

Phần III: Cân bằng công suất ô tô
Công suất kéo trên bánh xe chủ động:
Công suất cản lăn: xe chạy trên đường bằng: α = 0
G=20600N; f=0.02; ρ=1.24 kg/m3; ηt=0.85; Cw=0.4; A=2.58m2

Công suất cản không khí:

trang 7


Ta có bảng :

Bảng 3.1

ne
(vg/ph)

600

1200

1800

2400

3000

3600

Ne (kW)

14,4

30,7

48,1

65,7

82,8

98,6

v5(km/h
)

12,2
8
18,7
8

26,1
3
37,5
5

40,8
9
56,3
3

55,8
7
75,1
0

Nf (kW)

2,07

4,13

6,20

8,26

Nw (kW)

0,09

0,73

2,45

5,80

Nf+Nw

2,16

4,86

8,64

14,0
7

70,4
1
93,8
8
10,3
3
11,3
4
21,6
6

83,8
1
112,
66
12,3
9
19,5
9
31,9
8

Nk (kW)

4200

4800

5400

6000

6600

7200

112,
3
95,4
1
131,
43
14,4
6
31,1
0
45,5
6

123,
0
104,
54

150,
21
16,5
2
46,4
3
62,9
5

130,
0
110,
51
168,
98
18,5
9
66,1
1
84,7
0

132,
5
112,
65
187,
76
20,6
5

90,6
8
111,
34

129,
7
110,
28
206,
54
22,7
2
120,
70
143,
42

120,
9
102,
74
225,
31
24,7
8
156,
70
181,
49

N (kw)

Hình 3.1. Đồ thị cân bằng công suất

Phần IV: Cân bằng lực kéo ô tô
Lực kéo:

Các thông số được lấy từ kết quả tính toán: ηt = 0.85; rb = 0.254m; it5
= 3.06; it4=3.47; it3 = 3.94; it2 = 4.46; it1 = 5.06
Ta có: Fk1 = 16.93Me; Fk2 = 14.93Me; Fk3 = 13.17Me; Fk4 = 11.61Me;
Fk5= 10.24Me

ne(vg/ph)

Lực cản lăn: Pf = Gf = 20600×0.02= 412 N
Lực cản không khí:

trang 8


Các kết quả được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 4.1
Me
(Nm)
v1(km/
h)
Fk1(N)

230,

0

244,7

255,3

261,6

263,7

8,35

22,71

34,06

45,42

56,77

3893

4143

4322

4429

4465

Fw1(N)
v2(km/
h)
Fk2(N)

6
12,8
8
3433

25

57

101

158

25,76

38,65

51,53

64,41

3654

3811

3906

3937

Fw2(N)
v3(km/
h)
Fk3(N)

8
14,5
8
3029

33

73

130

203

29,16

43,75

58,33

72,91

3223

3362

3445

3473

Fw3(N)
v4(km/
h)
Fk4(N)

10
16,5
6
2670

42

94

167

260

33,12

49,67

66,23

82,79

2841

2964

3037

3062

Fw4(N)
v5(km/
h)
Fk5(N)

13
18,7
8
2355

54

121

215

336

37,55

56,33

75,10

93,88

2506

2614

2679

Fw5(N)
Ff+Fw(
5)

17

69

155

429

481

567

261,
6
68,1
3
4429

255,
3
79,4
8
4322

227
77,2
9
3906

244,7

230,0

211,0

187,8

160,3

4143

102,1

9
3893

113,5
5
3572

124,9
0
3179

136,2
6
2714

310
90,1
8
3811

404
103,0
6
3654

512
115,9
4
3433

632
128,8
2
3150

764
141,7
0
2803

910
154,5
9
2394

293
87,4
9
3445

398
102,
08
3362

520
116,6
6
3223

659
131,2
4
3029

813
145,8
2
2778

984
160,4
1
2473

1171
174,9
9
2112

375
99,3
5
3037

511
115,
90
2964

667
132,4
6
2841

844
149,0
2
2670

1042
165,5
8
2449

1261
182,1
3
2180

1500
198,6
9
1861

2700

484
112,
66

2679

658
131,
43
2614

860
150,2
1
2506

1088
168,9
8
2355

1343
187,7
6
2160

1625
206,5
4
1923

1934
225,3
1

1642

276

432

622

846

1106

1399

1727

2090

2488

688

844

1034

1258

1518

1811

2139

2502

2900

90,84

Hình 4.1. Đồ thị cân bằng lực kéo ô tô

Phần V: Nhân tố động lực học

-

Xây dựng đường phân tố động lực học khi xe đầy tải:
Áp dụng công thức:

trang 9


-

Ta tính được giá trị nhân tố động lực học D cho các tay số. các
giá trị Fk, Fw lấy ở phần IV, Kết quả thu được thể hiện trong
Bảng 5.1
bảng 5.1

Me

(Nm)
v1(km/
h)
D1
v2(km/
h)
D2
v3(km/
h)
D3
v4(km/
h)
D4
v5(km/
h)
D5

-

230,
0
8,35
0,18
9
12,8
8
0,16
6
14,5
8

0,14
7
16,5
6
0,12
9
18,7
8
0,11
3

244,
7
22,7
1
0,20
0
25,7
6
0,17
6
29,1
6
0,15
4
33,1
2
0,13
5
37,5

5
0,11
8

255,
3
34,0
6
0,20
7
38,6
5
0,18
1
43,7
5
0,15
9
49,6
7
0,13
8
56,3
3
0,11
9

261,
6
45,4

2
0,21
0
51,5
3
0,18
3
58,3
3
0,15
9
66,2
3
0,13
7
75,1
0
0,11
7

263,7
56,77
0,209
64,41
0,181
72,91
0,156
82,79
0,132
93,88

0,110

261,
6
68,1
3
0,20
4
77,2
9
0,17
5
87,4
9
0,14
9
99,3
5
0,12
4
112,
66
0,10
0

255,3
79,48
0,195
90,18
0,166

102,0
8
0,138
115,9
0
0,112
131,4
3
0,086

244,
7
90,8
4
0,18
1
103,
06
0,15
2
116,
66
0,12
4
132,
46
0,09
6
150,
21

0,06
8

230,
0
102,
19
0,16
4
115,
94
0,13
5
131,
24
0,10
6
149,
02
0,07
7
168,
98
0,04
6

211,
0
113,
55

0,14
3
128,
82
0,11
3
145,
82
0,08
4
165,
58
0,05
4
187,
76
0,02
1

187,
8
124,
90
0,11
7
141,
70
0,08
8
160,

41
0,05
9
182,
13
0,02
7
206,
54

160,
3
136,
26
0,08
8
154,
59
0,05
9
174,
99
0,03
0
198,
69
225,
31

Xây dựng đường nhân tố động lực học ở các trạng thái khác

nhau:

Tự trọng xe: 14000N; tải trọng: 6 hành khách, mỗi hành khách 1100N
( bao gồm cả hành lý)
Không tải: Gt= 0; Gx= Go+ Gt = 14000+0 = 14000N
1 hành khách: Gt= 1100; Gx= Go+ Gt = 14000+1100 = 15100N
2 hành khách: Gt= 2200; Gx= Go+ Gt = 14000+2200 = 16200N
3 hành khách: Gt= 3300; Gx= Go+ Gt = 14000+3300 = 17300N
4 hành khách: Gt= 4400; Gx= Go+ Gt = 14000+4400 = 18400N
5 hành khách: Gt= 5500; Gx= Go+ Gt = 14000+5500 = 19500N
6 hành khách: Gt= 6600; Gx= Go+ Gt = 14000+6600 = 20600N
7 hành khách: Gt= 7700; Gx= Go+ Gt = 14000+7700 = 21700N

trang 10


8 hành khách: Gt= 8800; Gx= Go+ Gt = 14000+8800 = 22800N
Áp dụng công thức:
Ta tính được các giá trị α, kết quả được thể hiện trong bảng 5.2
Số
khách
Gt
Gx
tgα
α (độ)

Ψ3

Ψ2

0

1

2

3

4

5

6

0
1400
0
0.68
34.2

1100
1510
0
0.73
36.1

2200
1620
0
0.79

38.3

3300
1730
0
0.84
40.0

4400
1840
0
0.89
41.7

5500
1950
0
0.95
43.5

6600
2060
0
1.0
45.0

Ψ1

Bảng 5.2
7

8
7700
2170
0
1.05
46.4

8800
2280
0
1.11
48.0

V3

Hình 5.1. Đồ thị nhân tố động lực học cới các tải trọng khác nhau của ô tô
Sử dụng đồ thị này chúng ta có thể đánh giá chất lượng động lực
học của xe đầy tải và các tải trọng khác nhau. Ví dụ:

trang 11


-

Khi xe chạy số 2, cần biết nếu chở quá 2 khách (tức chở 8 khách)
hoặc chỉ chở 5 khách thì xe cso thể đi trên loại đường có ψ bằng bao
nhiêu: Từ D2 kẻ đường ngang gặp các tia 8 và 5 khách, gióng xuống

-

Dx, gặp Dx và ta có kết quả: ψ1 và ψ2;
Đường có hệ số cản tổng cộng ψ3, nếu có chở 4 khách thì sẽ chạy với

-

số mấy và vận tốc bao nhiêu ( xem đồ thị)
Và còn nhiều ứng dụng khác.

trang 12


Phần VI: Khả năng tăng tốc của ô tô
1. Gia tốc ô tô

Áp dụng công thức:

δi = 1.05 + 0.0015it2

Các thông số được lấy từ kết quả tính toán:
it5 = 3.06; it4=3.47; it3 = 3.94; it2 = 4.46; it1 = 5.06
Ta được:
δ1=1.06; δ2=1.07; δ3=1.07; δ4=1.08; δ5=1.09;
Áp dụng công thức:

Trong đó f= 0.02; Các giá trị D lấy ở bảng Phần V
Các kết quả tính được thể hiện trong bảng 6.1

Bảng
6.1

v1(km/h)

8,35

22,71

34,06

45,42

56,77

68,13

79,48

90,84

102,19

113,55

j1 (m/s2)

1,517

1,617

1,682

1,709

1,700

1,654

1,571

1,452

1,296

1,103

v2(km/h)

12,88

25,76

38,65

51,53

64,41

77,29

90,18

103,06

115,94

128,82

j2 (m/s2)

1,531

1,632

1,697

1,725

1,716

1,669

1,586

1,465

1,308

1,114

v3(km/h)

14,58

29,16

43,75

58,33

72,91

87,49

102,08

116,66

131,24

145,82

j3 (m/s2)

1,159

1,231

1,270

1,274

1,245

1,182

1,085

0,953

0,788

0,589

v4(km/h)

16,56

33,12

49,67

66,23

82,79

99,35

115,90

132,46

149,02

165,58

j4 (m/s2)

0,998

1,056

1,081

1,072

1,029

0,952

0,842

0,698

0,520

0,309

v5(km/h)

18,78

37,55

56,33

75,10

93,88

112,66

131,43

150,21

168,98

187,76

j5 (m/s2)

0,864

0,909

0,918

0,893

0,833

0,738

0,608

0,444

0,244

0,000

Hình 6.1. Đồ thị gia tốc ô tô

trang 13


2. Thời gian tăng tốc

Để xác định thời gian tăng tốc ta cần xây dựng đồ thị – v, sử dụng
phương pháp tích phân đồ thị để xác định thời gian tăng tốc và thời
gian tăng tốc từ v1 đến v2 chính là diện tích dưới đồ thị giới hạn bởi
v1 và v2. Ta có bảng giá trị v và như sau:
v1(km/h)

8,35

22,71

34,06

45,42

56,77

68,13

79,48

90,84

102,19

1/j1

0,659

0,618

0,595

0,585

0,588

0,605

0,636

0,689

0,772

v2(km/h)

12,88

25,76

38,65

51,53

64,41

77,29

90,18

103,06

115,94

1/j2

0,653

0,613

0,589

0,580

0,583

0,599

0,631

0,682

0,765

v3(km/h)

14,58

29,16

43,75

58,33

72,91

87,49

102,08

116,66

131,24

1/j3

0,863

0,812

0,787

0,785

0,803

0,846

0,922

1,049

1,269

v4(km/h)

16,56

33,12

49,67

66,23

82,79

99,35

115,90

132,46

149,02

1/j4

1,002

0,947

0,925

0,933

0,972

1,050

1,188

1,433

1,923

v5(km/h)

18,78

37,55

56,33

75,10

93,88

112,66

131,43

150,21

168,98

1/j5

1,157

1,100

1,089

1,119

1,200

1,355

1,644

2,254

4,100

Bảng
6.2
Với giả định là khoảng cách giữa 2 vạch trên đồ thị ứng với 1mm ta có tỉ lệ xích
của các trục như sau: Trục hoành (trục vận tốc):
Trục tung (trục gia tốc ngược):
Các khoảng chia được bố trí như sau (theo vận tốc xe – km/h):
8.35÷20; 20÷40; 40÷60; 60÷80; 80÷100;
Từ đồ thị gia tốc ngược , với các khoảng chia trục vận tốc như đã nói trên, ta xác
định được diện tích từng khoảng.
Tỉ lệ xích μ: μ= μv μ1/j = 1.111×0.2 = 0.2222(s/mm2)

Hình 6.2. Đồ thị gia tốc ngược
Ta lập được bảng các giá trị diện tích và thời gian tăng tốc:

Khoảng vận tốc

8.35÷20

20÷40

40÷60

Bảng
60÷80 80÷100

trang 14


(km/h)
Diện tích (mm2)
Tổng diện tích
(mm2)
Thời gian tăng tốc
(s)

10

15

21

34

62

10

25

46

80

142

2.2

5.6

10.2

17.8

31.6

Hinh 6.3. Đồ thị thời gian tăng tốc

3. Quãng đường tăng tốc S

Cách tính:
Với giả định là khoảng cách giữa 2 vạch trên đồ thị ứng với 1mm ta có tỉ lệ xích
của các trục như sau: Trục hoành (trục vận tốc):
Trục tung (trục gia tốc ngược):

Các khoảng chia được bố trí như sau (theo vận tốc xe – km/h):
8.35÷20; 20÷40; 40÷60; 60÷80; 80÷100;
Từ trục hoành ta gióng lên đồ thị t, tại điểm cắt giữa đường gióng và đường t, ta
gióng đường ngang về trục tung,. Từ đây ta có thể xác định được diện tích các khoảng
và từ đó tính ra quãng đường tăng tốc s.

Tỉ lệ xích μ:
μ= μv μ1/j = 1.111×2 = 2.222(m/mm2)
Ta lập được bảng các giá trị diện tích và quãng đường tăng tốc:
Bảng 6.4
Khoảng v/tốc (km/h)

8.35÷20

20÷40

40÷60

60÷80

80÷100

Diện tích (mm2)

4

20

48

114

207

Tổng diện tích (mm2)

4

24

72

186

393

trang 15


Quãng đường tăng tốc (m)

9

52

160

413

872

Từ bảng trên ta xây dựng đồ thị quãng đường tăng tốc

Hình 6.4. Đồ thị quãng đường tăng tốc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bài giảng “ LÝ THUYẾT Ô TÔ”- thầy Lưu Văn Tuấn

trang 16