Bài tập lớn Lý thuyết ô tô - Xe Dongfeng 2.5 tấn

BÀI TẬP LỚN

LÝ THUYẾT ÔTÔ

Sinh viên : Nguyễn Tiến Dũng
MSV

: 0902499

Nhóm

:

Lớp

: Cơ khí ơtơ B – K50

GVHD

: PGS. TS. Cao Trọng Hiền


LỜI NĨI ĐẦU
Ở nước nào cũng vậy, Giao thơng vận tải ln chiếm một vị trí rất quan trọng
trong nền kinh tế quốc dân. Tùy thuộc vào mức độ phát triển kinh tế, vào yêu cầu
thị trường mà sẽ có sự khác biệt giữa các ngành vận tải.
Trong nền kinh tế thị trường nước ta hiện nay thì vận tải ô tô, vận tải đường sắt,
đường biển, đường song đang hình thành một hệ thống vận tải chung của đất nước.
Vận tải ô tô là một bộ phận không thể tách rời ra khỏi hệ thống đó.
Hiện nay, vận tải ô tô là một ngành phát triển của nền kinh tế quốc dân, bao gồm
vận tải hành khách và vận tải hàng hóa. Vận tải ơ tơ chiếm tỷ trọng lớn, vì nó phù

hợp với điều kiện kinh tế, điều kiện địa lý xã hội nước ta. Từ đó thì số lượng ô tô
cũng phát triển theo mà theo nhu cầu tăng đó việc tính tốn đến chất lượng kéo ,
tính tốn tún hình, bố trí động cơ để cho đạt tối ưu giảm giá thành vận tải.
Nhiệm vụ - mục đích : Tính tốn sức kéo của ơ tơ nhằm mục đích tính tốn các
thơng số cơ bản của động cơ , của hệ thống truyền lực xác định các chỉ tiêu đánh
giá chất lượng kéo nhằm đảm bảo cho tốc độ chủ động của ô tô là lớn nhất khi ô tô
chuyển động trên đường bằng và ô tơ chuyển động trên đường có sức cản lớn.
Những thơng số được tính tốn : cơng suất cực đại Mmax, số vịng quay của trục
khuỷu , thể tích làm việc của động cơ, tỉ số truyền của hộp số chính và hộp số phụ
(nếu có) , tỉ số truyền của truyền lực chính. Tính tốn sức kéo của ơ tơ để kiểm
nghiệm sức kéo và tính kinh tế của nó hoặc thiết kế ô tô mới. Khi thiết kế ô tô mới
người thiết kế phải chọnt trước một thông số và xác định thông số (i n , io ) nhưng
thơng số chọn trước có thể dựa trên cơ sở thực nghiệm hoặc xe tham khảo tương tự
kỹ thuật trạng thái và tính năng làm việc của ơ tơ để từ đó thiết kế một ơ tơ mới
hồn thiện hơn.


Chương I : Giới thiệu về loại xe chọn để tính tốn

Tên xe
Loại xe
Xuất xứ
Dẫn động
Kích thước (mm)
Dài
Rộng
Cao
Chiều dài cơ sở
Số chỗ ngồi
Trọng lượng không tải

Động cơ
Loại
Tốc độ cực đại (km/h)
Công suất cực đại
Momen xoắn cực đại (Nm / rpm)
Trang thiết bị khác
Hộp số
Lốp
Số cửa
Vành mâm xe
Hệ thống phanh

DONGFENG 2.5 tấn
Xe tải
Việt Nam
4x2
4890
2030
2500
2500
3
6645
4 xylanh thẳng hàng, đơng cơ diesel
75
62Kw/3200 vịng/phút
210Nm/2200 vịng/phút
5 cấp
8,25 -16
2
Đúc hợp kim

Chống bó cứng ABS


Chương II : Lựa chọn các thông số kỹ thuật cơ bản và tuyến hình xe
2.1. Các thơng số kỹ thuật
_ Loại xe : ôtô tải
_ Vận tốc cực đại : 75 km/h = 20,83 m/s
_ Hệ số cản : ψmax = 0,35
_ Hệ số cản lăn (Vmax): f = 0,026 = ψv
_ Diện tích cản chính : F = Ho.B = 2,5.1,83= 4,575 )
_ Hệ số cản khơng khí : K = 0,65 (daN/)
_ Hiệu suất hệ thống truyền lực : ηtl = 0,85
_ Tải trọng :
Gt = (m1 + m2).n (N)
m1 : 55kg - trọng lượng của 1 người ( theo tiêu chuẩn VN)
m2 : 15kg - trọng lượng hành lý được phép mang theo của 1 người
n : Số chỗ ngồi (tính cả lái)
Ta có:

Gt = ( 55 + 15 ).3. =210 (kg)

 G = Go + Gt + Ge= 6645 + 210 +2500= 9355 (kg)
Ta có phân bố tải trọng lên các trục ( động cơ đặt trước )
+ Trục trước (35%) : Z1 = 9355.35% = 3274,25 (kg)
+ Trục sau (65%)

: Z2 = 9355.65% = 6080,75 (kg)

_ Chọn lốp :
+ Lốp trước chịu tải : Gb1 = = 1337,125 (kg)

+ Lốp sau chịu tải
 Lốp : (8,25 – 16)

: Gb2 = =3040,375 (kg)


Bán kính bánh xe : rd = 0.413 (m)

2.2. Lựa chọn động cơ
- Công suất cần thiết nhằm đảm bảo cho ôtô chuyển động đạt tốc độ cực đại
Nev = (GψvVmax + KFmax) (W)
Trong đó :

ηtl - hiệu suất của hệ thống truyền lực. ηtl = 0,85
K - hệ số cản của khơng khí. K = 0,65 (daN/)
F - diện tích cản chính diện. F = 4,575
ψv = 0,026 - Hệ số cản tổng cộng của đường khi ô tô ở tốc độ vmax.

Thay số ta có :
Nev = (9355.9.81.0,026.20,83 + 0,65.4,575.) = 90092,53 (W)
Nev ≈ 90,092 KW
- Công suất lớn nhất của động cơ
Nemax =
Trong đó :

Nemax =

Nev
aλ + bλ2  cλ3

a, b, c là các hệ số thực nghiệm, chọn a = 0,5 b = 1,5 c = 1
n
  e max
n
n . nemax tốc độ quay lớn nhất của trục khuỷu động cơ

Chọn λ = 0,9

nN = 2500 (v/p)

Thay số ta có :
Nemax = = 96,25 (KW)
- Tính cơng suất động cơ ở các tốc độ quay khác nhau:


Sử dụng phương pháp Lây – Đécman.

� �n
N e  N e max . �
a. � e
n
�
� �N

2
3
� �ne � �ne ��
� b. � � c. � ��
� �nN � �nN ��
�

Trong đó: Ne, Me, ne – cơng suất, mơmen, số vòng quay của động cơ ứng với một
điểm bất kì của đồ thị đặc tính ngồi.
Nemax, nN – cơng suất cực đại của động cơ và số vòng quay ứng với nó.
- Tính mơmen xoắn của trục khuỷu ứng với số vịng quay:

Me =
 Kết quả tính được ghi ở bảng sau :
ne (Vòng / phút)
0,2nN = 500
0,3 nN = 750
0,4 nN = 1000
0,5 nN = 1250
0,6 nN = 1500
0,7 nN = 1750
0,8 nN = 2000
0,9 nN = 2250
1,0 nN = 2500

Ne (KW)
14,63
24,8
36,19
48,13
60,06
71,42
81,62
90,09
96,25

Xây dựng đường đặc tính ngồi

2.3. Tính tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
2.3.1. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính

Me (Nm)
279.4
315,8
345,6
367,7
382,4
389,8
389,7
382,4
367,7


Tỷ số truyền của truyền lực chính io được xác định từ điều kiện đảm bảo tốc độ
chuyển động cực đại đã cho ở số truyền cao trong hộp số, được xác định :

i o  0,105.

rK .ne max
ihc .vmax

Trong đó: ihc – Tỉ số truyền tay số cao nhất trong hộp số. ihc = 0,75
rK – Bán kính động học bánh xe.
Coi : rk = rd = rbx = 0,413 (m)
Thay số:
io = 0,105. = 6,2

2.3.2. Xác định số cấp và tỷ số truyền của hộp số :
- Chọn hộp số 5 tiến + 1 lùi
- Xác định tỷ số truyền của tay số 1
- Tỉ số truyền tay số 1 xác định trên cơ sở đảm bảo lực kéo cực đại phát ra ở các
bánh xe chủ động của ô tô khắc phục được sức cản lớn nhất của đường.
- Phương trình cân bằng lực kéo:
Pk max  P max  Pw
�

M emax .io .i h1.η tl
 G.ψ max
rd

Khi ô tô chuyển động ở tay số 1 vận tốc ô tô nhỏ nên bỏ qua lực cản không khí
(Pw=0).
Trong đó: ih1 – Tỉ số truyền tay số 1.
PKmax – Lực kéo lớn nhất của động cơ phát ra ở bánh xe chủ động.
Pψmax – Lực cản lớn nhất của đường.
Pw – Lực cản khơng khí.
Ψmax - Hệ số cản tổng cộng lớn nhất của mặt đường. Chọn Ψmax = 0,35.


rđ - Bán kính động lực học bánh xe.
Thay số ta có:
ih1 ≥ = 6,2
- Kiểm tra điều kiện trượt quay các bánh xe chủ động của ô tô:

PK max �P
ۣ

M emax .i o .i h1.η tl
rd

mKi .Z .

Ơ tơ có cầu sau chủ động:
Z . .r .m
ih1 �  x d K 2
M e max .io .tl

Trong đó: Pφ – Lực bám của các bánh xe chủ động với mặt đường.
mKi – Hệ số phân bố lại tải trọng khi kéo lên cầu chủ động.
Chọn mKi = 0,65
Zφ – Tải trọng phân bố lên cầu chủ động ở trạng thái tĩnh.
φ – Hệ số bám. Chọn φ = 0,7
Thay số:
ih1 ≤ = 8,07
 Thỏa mãn điều kiện : chọn ih1 = 6,5
2.3.3. Xác định tỷ số truyền các tay số trung gian
- Chọn hệ thống tỷ số truyền của các số trung gian trong hộp số theo cấp số nhân.
Công thức xác định :
ik =


Trong đó : n : Số cấp số của hộp số thiết kế
K : Số thứ tự số truyền
Ta tính được:
-Tỷ số truyền của Cấp số II :
iII = = = 4,1
-Tỷ số truyền của Cấp số III :

iIII = = = 2,5
-Tỷ số truyền của Cấp số IV :
ik = = = 1,6
-Tỷ số truyền của Cấp số V :
iV = 0,75 đã chọn
-Tỷ số truyền của tay số lùi
ihr = (1,2 ÷ 1,3)ih1 => ihr = 1,2.6,5 = 7,8

Ta tính được tỷ số truyền của các tay số :

Tay số
1
2
Tỷ số
6,5
4,1
truyền
(Tay số 5 là tay số truyền thẳng)

3
2,5

4
1,6

5
0,75

Số lùi
7,8

2.4. Xác định các chi tiêu đánh giá chất lượng kéo:
2.4.1. Dựng đồ thị cân bằng lực kéo
* Lực kéo PK:
Pki 

M Ki M e . io . i hi . ηtl

(N)
rd
rd

vi =

ωe . rk
2.π.n e . rk
=
(m/s)
i o . i hi
60.i o . i hi

Trong đó: PKi – Lực kéo ứng với tay số i.
vi – Vận tốc của ô tô ứng với tay số 1 theo số vòng quay trục khuỷu
ne
(v/f)

Me
(Nm)

500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
2500

279,4
315,8
345,6
367,7
382,4
389,8
389,7
382,4
367,7

ne
(v/f)

Me
(Nm)

500
750
1000
1250

1500
1750

279,4
315,8
345,6
367,7
382,4
389,8

Tay số 1
V1
(m/s)
0,54
0,8
1,1
1,3
1,6
1,9
2,1
2,4
2,7

Pk1
(N)
23173,9
26193,1
28665,0
30497,4
31716,8

32331,7
32329,7
31716,8
30497,4

Tay số 4
V4
Pk4
(m/s)
(N)
2,2
5704,4
3,3
6447,5
4,4
7056,0
5,4
7507,1
6,5
7807,2
7,6
7958,6

Tay số 2
V2
(m/s)
0,85
1,3
1,7
2,1

2,6
3,0
3,4
3,8
4,3

Pk2
(N)
14617,4
16521,8
18081,0
19236,8
20005,9
20393,8
20392,6
20005,9
19236,8

Tay số 5
V5
Pk5
(m/s)
(N)
4,6
846,1
7,0
3022,3
9,3
3307,5
11,6

3518,9
13,9
3659,6
16,3
3730,6

Tay số 3
V3
(m/s)
1,4
2,1
2,8
3,5
4,2
4,9
5,6
6,3
7,0

Pk3
(N)
8913,1
10074,3
11025,0
11729,8
12198,8
12435,3
12434,5
12198,8
11729,8

2000
2250
2500

389,7
382,4
367,7

8,7
9,8
10,9

7958,1
7807,2
7507,1

18,6
20,9
23.2

3730,4
3659,6
3518,9

* Lực cản Pc:

Pc = Pw + Pf
Trong đó: Pw - Lực cản lăn.

Pw = K.F.v 2
K – Hệ số cản khí động học. K = 0,65.
F – Diện tích cản chính diện. F = 4,575 (m2).
Pf - Lực cản khơng khí.
Pf = G.f

Có:

- = G.fo

nếu v < 22 m/s

- = G.fi

nếu v > 22m/s

fi =f + Kf.
Trong đó :

-f là hệ số cản ở v < 22m/s
-Kf là hệ số tác động =7.
- Nếu v >22m/s thì chọn f = 0,026

fo – hệ số cản lăn ứng với v ≤ 22 m/s. fo = 0,02
Lập bảng :
V (m/s)
0,54
3
6

9
12
15

Pf (kg)
187,1
187,1
187,1
187,1
187,1
187,1

Pw (kg)
0,867
26,763
107,055
240,873
428,220
669,094

Pc (kg)
187,967
213,863
294,133
427,973
615,320
856,194


18

20,5
23,2

187,1
187,1
287,5

963,495
1249,718
1600,591

1150,595
1436,818
1787,691

Đồ thị cân bằng lực kéo :
2.4.2. Dựng đồ thị cân bằng công suất.
* Đồ thị công suất kéo NK:

N k = N e . ηtl
Lập bảng:
ne (v/f)
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250

2500

Ne (kw)
14,6
24,8
38,2
48,1
60,1
71,4
81,6
90,1
96,3

Nk (kw)
12,41
21,08
32,47
40,89
51,09
60,69
69,36
76,59
81,86

* Đồ thị công suất cản Nc
Nc = Nf + Nw
= G.f.v + K.F.v3
Trong đó: Nf - Cơng suất tiêu hao do dư
Lập bảng:
V (m/s)

0,54
3
6
9
12
15
18
20,5

Pc (N)
1843,9
2097.9
2885,4
4198,4
6036,3
8399,3
11287,3
14095,2

Nc (w)
1289,2
7281,8
15304,7
24809,9
36538,6
51231,9
69630,9
88328,9

23,2

17537,2

112485,6

Đồ thi cân bằng công suất
2.4.3. Dựng Đồ thị nhân tố động lực học.
* Nhân tố động lực học Di:

D=

Pkω P
j
=f+i+δ
G
g

j

Di =
Trong đó : -iti = ihi.ipi.io.ic là tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ở tay số i
Lập bảng :
ne
T.số1 V1
D1
T.số2 V2
D2
T.số3 V3
D3

T.số4 V4
D4
T.số5 V5
D5

500
0,54

750
0,8

1000
1,1

1250
1,3

1500
1,6

1750
1,9

2000
2,1

2250
2,4

2500

2,7

0,85

1,3

1,7

2,1

2,6

3,0

3,4

3,8

4,3

1,4

2,1

2,8

3,5

4,2

4,9

5,6

6,3

7,0

2,2

3,3

4,4

5,4

6,5

7,6

8,7

9,8

10,9

4,6

7,0

9,3

11,6

13,5

16,3

18,6

20,9

23,2

Đồ thị nhân tố động lực học
2.4.4. Gia tốc của ô tô:
* Dựng đồ thị gia tốc.
ji =

Df
.g (m/s 2 )
δj

Trong đó: ji – Gia tốc của ô tô ở tay số thứ i.
δj – Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay.


 j  1, 05  0, 05ihi2

Tay số 1: δj = 3,1

Tay số 4: δj = 1,2

Tay số 2: δj = 2,1

Tay số 5: δj = 1,1

Tay số 3: δj = 1,4
g – Gia tốc trọng trường. g = 9,81 m/s2.
Có:

fi =f + Kf.
Trong đó :

-f là hệ số cản ở v < 22m/s
-Kf là hệ số tác động =7.
- Nếu v >22m/s thì chọn f = 0,026

Lập bảng :
ne
T.số1 V1
j1
T.số2 V2
j2
T.số3 V3
j3
T.số4 V4
j4
T.số5 V5
j5

500
0,54

750
0,8

1000
1,1

1250
1,3

1500
1,6

1750
1,9

2000
2,1

2250
2,4

2500
2,7

0,85

1,3

1,7

2,1

2,6

3,0

3,4

3,8

4,3

1,4

2,1

2,8

3,5

4,2

4,9

5,6

6,3

7,0

2,2

3,3

4,4

5,4

6,5

7,6

8,7

9,8

10,9

4,6

7,0

9,3

11,6

13,5

16,3

18,6

20,9

23,2

Đồ thị gia tốc
2.4.5 . Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc.
* Công thức:

j=

dv
1
� dt = dv
dt
j


� t V1  V2 

V2

1

�j dv

V1

ds  v.dt
t2

�s �
v.dt
t1

1
V
Xây dựng đồ thị j
:

ne
Tay
số 1
Tay
số 2
Tay
số 3
Tay
số 4
Tay
số 5

V1
j1
1/j1

V2
j2
1/j2
V3
j3
1/j3
V4
j4
1/j4
V5
j5
1/j5

500
0,54

750
0,8

1000
1,1

1250
1,3

1500
1,6

1750
1,9

2000
2,1

2250
2,4

2500
2,7

0,85

1,3

1,7

2,1

2,6

3,0

3,4

3,8

4,3

1,4

2,1

2,8

3,5

4,2

4,9

5,6

6,3

7,0

2,2

3,3

4,4

5,4

6,5

7,6

8,7

9,8

10,9

4,6

7,0

9,3

11,6

13,5

16,3

18,6

20,9

23,2

1
V
j
Từ đồ thị
ta tìm được t = f(v).

Từ đồ thị t = f(v) ta có Si = Fis với Fis giới hạn bởi các đường t = f(v); t = t1; t = t2 và
trục tung.

n

Quãng đường tăng tốc từ vmin - vmax là:
Đồ thị gia tốc ngược
Tay
số

V1
1/j1

S  �Fis
i 1


1

t
s

Tay
số
2

V2
1/j2
t
s

Tay
số

3

V3
1/j3
t
s

Tay
số
4

V4
1/j4
t
s

Tay
số
5

V5
1/j5
t
s

Tay
số
6

V6

1/j6
t
s

4,9
4,54

7,9
2,32

11,8
1,42

15,7
1,02

19,7
0,81

23,6
0,69

27,6
0,625

31,5
0,57