Bài tập lớn môn Lí thuyết Ô tô

Lời Nói Đầu
BTL môn học Lý thuyết Ô tô là một phần của môn học "Lý thuyết ô tô",bằng cách vận
dụng các lý luận, các nội dung của môn học để tiến hành tính toán sức kéo, động lực học kéo
của một ô tô.
Tính toán sức kéo của ô tô nhằm xác định các thông số cơ bản của ô tô: Công suất động
cơ, các thông số của hệ thống truyền lực ... nhằm đảm bảo chất lượng kéo cần thiết của ô tô.
Tính toán sức kéo cho ta biết một số thông số kỹ thuật, trạng thái, tính năng và khả năng
làm việc của ô tô, nhằm mục đích phục vụ cho quá trình vận hành khai thác ô tô có hiệu quả,
đảm bảo tính năng kinh tế - kỹ thuật tối ưu.
Nội dung của Bài tập lớn gồm 3 phần :
Phần I : Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng.
Phần II : Xác định các thông số của động cơ và xây dựng dường đặc tính ngoài.
Phần III : Xác định các thông số của hệ thống truyền lực.
Phần IV :Xác định các chỉ tiêu đánh giá lực kéo bằng phương pháp đồ thị.
Mẫu xe tham khảo: Xe Tải HUYNDAI HD65-TMB.
Nội dung Bài Tập Lớn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy Cao Trọng Hiền.
Bộ môn Cơ Khí Ôtô-Đại Học Giao Thông Vận Tải
Sinh viên thực hiện
Lê Đăng Toàn
Bài tập lớn Lý thuyết ô tô
Giới thiệu nội dung của Bài Tập Lớn.
I - Các thông số cho trước
- Loại ô tô : Ô tô tải 2 cầu
- Trọng lượng bản thân: Go = 2905 kg
- Trọng tải của ô tô Ge : 1800 (kg)
- Tốc độ lớn nhất ở số truyền cao : Vmax = 76,86 km/h = 21,35 m/s.
- Số vòng quay ứng với công suất cực đại n
N
= 2900 (vòng/phút )
- Hệ số cản lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục Ψ
max

= 0.35
- Động cơ dùng trên ô tô : Diesel
- Hệ thống truyền lực cơ khí.
II - Các thông số chọn
- Hiệu suất cơ khí của hệ thống truyền lực η
T
= 0.9
- Hệ số cản của mặt đường tương ứng với Vmax
Do V
max
= 76,86 (km/h) < 80 (km/h) nên ta lấy : f = f
0
= 0,02
III. Các thông số tính toán
- Công suất động cơ
- Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
- Các đại lượng đánh giá chất lượng kéo của ô tô.

Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 3
Bài tập lớn Lý thuyết ô tô
PHẦN I :XÁC TRỌNG LƯƠNG VÀ PHÂN BỐ TRỌNG LƯƠNG Ô TÔ.
1. Các kích thước cơ bản của ô tô .
- Kích thước bao ngoài : Lo x Bo x Ho = 6200 x 2060 x 2900 (mm)
- Chiều dài cơ sở L 3375 (mm)
- Chiều dài trước L1 1075 (mm)
- Chiều dài sau L2 1750 (mm)
- Chiều dài thùng xe L
tx
4360 (mm)
- Khoảng cách 2 vệt bánh xe sau 1495 (mm)

- Khoảng cách 2 vệt bánh xe trước 1665 (mm)
- Diện tích cản chính diện F = B x Ho = 1,665 x 2,900 = 4,83 (m
2
)
- Số người cho phép chở (kể cả lái xe) : 03
- Động cơ bố trí đằng trước phía trong cabin, dẫn động cầu sau chủ động (F-R).
- Công thức bánh xe 4 × 2 - cầu sau chủ động
2. Trọng lượng xe và sự phân bố trọng lượng:
2.1. Trọng lượng xe:
G = G
o
+ n
c
. G
h
+ G
e

Trong đó : G
o
: Trọng lượng bản thân của xe
G
e
: Tải trọng của xe lớn nhất
G
h
: Trọng lượng trung bình của 1 người
n
c
: Số chỗ ngồi trong cabin (n

c
= 3)
G = 2905+ 3.55 + 1800 = 4870 (kG) = 47774,7 (N)
2.2. Phân bố tải trọng lên các trục :
-Khi không tải:
Ta có: Go =2905 (kN) .
Z
01
= 0,3.2905 = 871,5 (

kN)
Z
02
=0,7.2905 = 2033,5 (kN)
-Khi có tải :
Z
1
= 0,3.4870 = 1461 (kN)
Z
2
= 0,7.4870 = 3409 (kN)
Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 4
Bài tập lớn Lý thuyết ô tô
PHẦN II: XÁC DỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG
ĐẶC TÍNH NGOÀI.
1. Xác định công suất động cơ theo điều kiện cản chuyển động :
Ta có :
N
v
=

1
tl
η
(Ψ
v
.G .V
max
+ K.F.V
3
max
) ( W)
Trong đó :
N
ev
: Công suất của động cơ cần thiết để ô tô khắc phục sức cản chuyển
động đạt vận tốc lớn nhất trên đường tốt.
G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô (N)
Ψ
v
: Hệ số cản tổng cộng của đường khi ô tô chuyển động ở tốc độ V
max
(m/s). Lấy Ψ
v
= f
0
= 0,02 ( do V
max
=76,86 km/h < 80 km/h)
V
max

: Tốc độ chuyển động lớn nhất của ô tô (m/s)
K : Hệ số cản của không khí (KGS
2
/m
4
), chọn k = 0,6
F : Diện tích cản chính diện của ô tô (m
2
)
tl
η
: Hiệu suất của hệ thống truyền lực
Thay số vào ta có :
N
ev
=
1
0,9
.(0,02.47774,7.21,35 + 0,6.4,83.21,35
3
) = 54002,8 (W)
- Công suất lớn nhất của động cơ :
+Theo phương pháp S.R. Laydecman :
N
ev
= N
emax
.

















−








+
32
...
N
e
N
e

N
e
n
n
c
n
n
b
n
n
a
.
Với động cơ diesel :
emax
n
N
n
=1.
Trong đó : a, b, c là các hệ số thực nghiệm .
Với động cơ diesel 4 kỳ : a = 0,5 ; b = 1,5; c = 1
Thay vào ta được N
ev
= N
emax
⇒ N
emax
= 54002,8 (W) = 54,0028(kw) ≈ 54 (kw)
2 . Tính momen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay
e
n

khác nhau.
Me =
4
10 .
1,047.
e
e
N
n
(N.m) với
e
N
[kW] ;
e
n
[vg/ph]
Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 5
Bài tập lớn Lý thuyết ô tô
Lập bảng tính các giá trị trung gian Ne, Me để xây dựng các đường đặc tính :
N
e
= f(n
e
)
M
e
= f(n
e
)
Bảng giá trị trung gian:

Bảng 1 :
N
e
/n
N
N
e
M
e
0.2 8.21 135.16
0.3 13.93 152.95
0.4 20.30 167.18
0.5 27.00 177.85
0.6 33.70 184.96
0.7 40.07 188.52
0.8 45.79 188.52
0.9 50.54 184.96
1.0 54.00 177.85
Với : n
emin
= 0,2.n
N
= 0,2.2900 = 580 (vg/ph).
n
maxe
= n
N
= 2900 ( vg/ph)
Hệ số thích ứng : K =
N

maxe
M
M
, Chọn K = 1,1
⇒ M
emax
= K. M
N
= 1,1 .177,85 = 195,635 (N.m) .
Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 6
Bài tập lớn Lý thuyết ô tô
PHẦN III: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
1. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính :
Công thức :
i
o
= 0,105.
max
max
.
. .
k e
hc pc
r n
i i V
i
hc
: Tỷ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số
Chọn i
hc

= 0,75
i
pc
: Tỷ số truyền của tay số cao của hộp số phụ hoặc hộp phân phối. Do ở đây ko có hộp
số phụ hay hộp phân phối nên ta lấy i
pc
= 1
n
emax:
là số vòng quay của trục khuỷu tương ứng
max
V
.
n
emax
= n
N
= 2900 (vg/ph)
r
bx
: Bàn kính làm việc trung bình của bánh xe
r
bx
=
0
.r
λ
= 0,935.(16/2+7,0).2,54 = 35,6cm = 0,356 m.
i
o

=0,105.
0,356.2900
0,75.1.21,35
= 6,77
2. Xác định tỉ số truyền các tay số của hộp số:
Chọn hộp số chính gồm 05 số tới và 01 số lùi, dẫn động cơ khí.
2.1. Xác định tỷ số truyền của tay số I :
Tỷ số truyền của tay số 1 của hộp số được xác định trên cơ sở đamg bảo lực kéo cực đại
phát ra ở các bánh xe chủ động của ô tô khắc phục được lực cản tổng cộng lớn nhất của mặt
đường.
Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 7
Bài tập lớn Lý thuyết ô tô
Sử dụng phương trình cân bằng lực kéo khi ô tô chuyển động ổn định ở tay số I, trường
hợp này nếu thừa nhận P
w
=0, P
j
= 0 thì ta có :
P
KI
= P
Ψ
max
= G
Ψ
max
Ta có :

max 1
. .

.
e o h
KI tl
bx
M i i
P
r
η
=
; P
Ψ
max
= G.Ψ
max
.
max
1
max 0
. .
47774,7.0,35.0,356
5,00
. . 195,635.5,08.0,9
bx
h
e tl
G r
i
M i
ψ
η

⇒ = = =
Kiểm tra điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường :
P
K1max
≤ P
ϕ
= Z
ϕ
. ϕ
Hay:
max 1
. . .
e o h tl
bx
M i i
r
η
≤ Z
ϕ
. ϕ
Theo điều kiện bám ta phải có :
i
h1
≤
max
. .
. .
bx
e o tl
Z r

M i
ϕ
ϕ
η

+Với Tải trọng bám :
2 2
.
t
m
Z Z K
ϕ
=
.

2m
K
: Hệ số phân bố lại tải trọng ở cầu sau (cầu sau chủ động).
2m
K
=
( )
1,1 1,2÷
Chọn
2m
K
=1,15.
2
t
Z

= Z
2
= 3409.9,81 = 33442,29 (N) . Vậy : Z
ϕ

= 33442,29.1,15 = 38458,63 (N) .
ϕ : Hệ số bám của mặt đường, chọn ϕ = 0,7
r
bx
: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe .
-Do đó :
i
h1
≤
38458,63.0,7.0,356
10,71
195,635.5,08.0.9
=
.
Vậy ta chọn i
h1
= 5,00
2.2 Xác định tỷ số truyền của các số trung gian :
- Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo cấp số nhân.
- Công thức xác định
q =
1
1
h
n

hn
i
i
−
Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 8
Bài tập lớn Lý thuyết ô tô
Trong đó : n : Số cấp số của hộp số thiết kế .
1h
i
: tỉ số truyền của tay số 1 .

hn
i
:tỉ số truyền của tay số cuối cùng (ở đây là số 5 ).chọn
hn
i
=1 .
-Vây : q =
1
5 1
1
5,00
1,607
0,75
h
n
hn
i
i
−

−
= =
.
- Tỷ số truyền của cấp số II :
i
h2

1
5,00
3,11
1,607
h
i
q
= = =
.
- Tỷ số truyền của cấp số III
i
h3

1
2 2
5,00
1,94
1,607
h
i
q
= = =
- Tỷ số truyền của cấp số IV

i
h4
=
1
3 3
5,00
1,20
1,607
h
i
q
= =
- Tỷ số truyền của cấp số V :
i
h5
= 0,75 ( đã chọn ).
3. Tỷ số truyền số lùi :
i
L
=
( )
1,1 1,2÷
. i
h1
=
( )
1,1 1,3÷
. 5,00 = (5,5 ÷ 6,5) . chọn i
L
= 6,0

Vậy : Tỷ số truyền tương ứng với từng cấp số :
Bảng 2
Cấp số I II III IV V Số lùi (i
L
)
Tỷ số truyền 5,00 3,11 1,94 1,20 0,75 6,00


PHẦN IV : XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG KÉO CỦA Ô TÔ
1. Cân bằng lực kéo của ô tô
a. Phương trình cân bằng lực kéo:
P
K
= P
f
+ P
i
+ P
ω
+ P
j
+ P
m

- P
K
: Lực kéo tiếp truyền ở bánh xe chủ động
- P
f
: Lực cản lăn : P

f
= f. G. cos α
- P
i
: Lực cản lên dốc : P
i
= G. sinα
- P
ω
: Lực cản không khí : P
ω
= K.F.V
2

- P
j
: Lực cản quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)
Sinh viên thực hiện : Lê Đăng Toàn 9