Dương Anh Chưởng - Đồ Án Lý Thuyết Ô Tô - 71Dcot24.Docx

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơ khí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đẩm bảo tính an toàn, ổn định và hiệu quả trong quá trình sử dụng. Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định, cơ động, êm dịu… Đồ án môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụng những kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ô tô để vận dụng để tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thông số cơ bản của động cơ hay hệ thống truyền lực của một loại ô tô cụ thể. Qua đó, biết được một số thông số kỹ thuât, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc của ô tô khí kéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau này. Nội dung Đồ án môn học Lý thuyết ô tô được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy Bùi Hải Triều. Bộ môn Cơ Khí Ôtô - Đại học Công nghệ GTVT. Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng vì thời gian thiết kế và tính toán ngắn nên không thể tránh khỏi sai sót. Mong thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để em rút ra kinh nghiệm cho mình,cũng như hiểu đúng về môn học. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LOẠI XE : ZAZ968 TT Các thông số và đơn vị Giá trị 1 Mác xe ZAZ968 2 Khối lượng không tải (G0 – kg) 790 3 Khối lượng toàn tải (Ga – kg) 1110 4 Công suất Nemax (Mã lực) 40 5 Tốc độ quay nN (v/p) 4200-4400 6 Mô men Memax (KGm) 7,6 7 Tốc độ quay nM (v/p) 2700 8 Vận tốc vmax (km/h) 116 9 Số truyền Ih1 3,8 10 Số truyền Ih2 2,12 11 Số truyền Ih3 1,409 12 Số truyền Ih4 1,00 13 Số truyền Ih5 14 Truyền lực chính I0 4,125 15 Hộp số phụ Ip 16 Chiều rộng (mm) 1570 17 Chiều cao (mm) 1400 18 Ký hiệu lốp 6,15-13 19 Loại động cơ Xăng 20 Công thức bánh xe 4x2 I. Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong 1. Khái niệm - Đường đặc tính tốc độ của động cơ: là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa công suất có ích (Ne), momen xoắn có ích (Me), mức tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ (GT) và suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay trục khuỷu của động cơ (ne). - Có 2 loại đường đặc tính tốc độ của trong cơ: + Đường đặc tính cục bộ: đường đặc tính tốc độ của động cơ khi bướm ga (đối với động cơ xăng) hay đặt thanh răng của bơm cao áp (đối với động cơ diesel) ở vị trí cung cấp nhiên liệu bất kì. + Đường đặc tính ngoài của động cơ: đường đặc tính tốc độ của động cơ khi bướm ga (đối với động cơ xăng) hay đặt thanh răng của bơm cao áp (đối với động cơ diesel) ở vị trí cung cấp nhiên liệu lớn nhất. 2. Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài - Công suất có ích của động cơ : N_e = N_max.[a.n_e/n_N +b.(n_e/n_N )^2-c.(n_e/n_N )^3 ] => Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau : Trong đó : + Động cơ xăng : a = b = c = 1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm) + Nmax : công suất cực đại của động cơ, Nmax = 40 (mã lực) = 29,44 (kW) + nN : tốc độ vòng quay, nN = 4300 (v/p) + ne : số vòng quay trục khuỷu động cơ (v/p) + Ne = λ*nN = λ * 4300 Chọn : λ = 0,1 – 1,2 - Tính mômen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác nhau : M_e=(10^4.N_e)/(1,047.n_e ) (N.m)

Trường Đại học Công nghệ GTVTKhoa Cơ khí

ĐỒ ÁN

LÝ THUYẾT Ô TÔ

Tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe ZAZ968

Hà nội , ngày 15 tháng 9 năm 2022

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

I Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong 4

1 Khái niệm 4

2 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài 5

II Đồ thị cân bằng lực kéo 7

VI Đồ thị gia tốc ngược 19

1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược 19

2 Kết quả tính và đồ thị 20

VII Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô máy kéo 22

1 Xác định thời gian tăng tốc của ô tô 22

2 Xác định quãng đường tăng tốc của ô tô 25

KẾT LUẬN 28

LỜI NÓI ĐẦU

Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơkhí ôtô có liên quan đến các tính chất khai thác để đẩm bảo tính an toàn, ổn định vàhiệu quả trong quá trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tínhkinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định, cơ động, êm dịu…

Đồ án môn học Lý thuyết ôtô là một phần của môn học, với việc vận dụngnhững kiến thức đã học về các chỉ tiêu đánh giá khả năng kéo của ô tô để vận dụngđể tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thông số cơ bản của độngcơ hay hệ thống truyền lực của một loại ô tô cụ thể Qua đó, biết được một sốthông số kỹ thuât, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc của ô tô khíkéo, từ đó hiểu được nội dung, ý nghĩa của bài tập và góp phần vào việc củng cốnâng cao kiến thức phục vụ cho các môn học tiếp theo và bổ sung thêm vào vốnkiến thức phục vụ cho công việc sau này.

Nội dung Đồ án môn học Lý thuyết ô tô được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy Bùi Hải Triều Bộ môn Cơ Khí Ôtô - Đại học Công nghệ GTVT Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng vì thời gian thiết kế và tính toán ngắn nên không thể tránh khỏi sai sót Mong thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để em rút ra kinh nghiệm cho mình,cũng như hiểu đúng về môn học.

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LOẠI XE : ZAZ968

I Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong

1 Khái niệm

- Đường đặc tính tốc độ của động cơ: là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa công suất có ích (Ne), momen xoắn có ích (Me), mức tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ (GT) và suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay trục khuỷu của động cơ (ne).

- Có 2 loại đường đặc tính tốc độ của trong cơ:

+ Đường đặc tính cục bộ: đường đặc tính tốc độ của động cơ khi bướm ga (đối

với động cơ xăng) hay đặt thanh răng của bơm cao áp (đối với động cơ diesel) ở vị trí cung cấp nhiên liệu bất kì.

+ Đường đặc tính ngoài của động cơ: đường đặc tính tốc độ của động cơ khi

bướm ga (đối với động cơ xăng) hay đặt thanh răng của bơm cao áp (đối với động cơ diesel) ở vị trí cung cấp nhiên liệu lớn nhất.

2 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài - Công suất có ích của động cơ :

Ne = Nmax.[a.ne

nN+b (ne

nN)2−c (ne

nN)3] => Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau :

Trong đó :

+ Động cơ xăng : a = b = c = 1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm)

+ Nmax : công suất cực đại của động cơ, Nmax = 40 (mã lực) = 29,44 (kW)+ nN : tốc độ vòng quay, nN = 4300 (v/p)

+ ne : số vòng quay trục khuỷu động cơ (v/p)+ Ne = λ*nnN = λ *n 4300 Chọn : λ = 0,1 – 1,2

Bảng 1 : Bảng thể hiện momen và công suất động cơm

Từ bảng giá trị trên ta có biểu đồ sau :

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Hình 1 : Dường đặc tính ngoài của động cơ

- Đồ thị cân bằng lực kéo: là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến

ở các tay số (Pki), các lực cản chuyển động (Pcản) theo vận tốc ở các tay số.2 Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo

- Kí hiệu lốp: 6,15 – 13

=> Lốp áp suất thấp, trong đó+ Bề rộng của lốp : B = 6,15 (inch)

+ Đường kính trong của lốp : d = 13 (inch)

=> Bán kính thiết kế bánh xe :

Me.it ηt

rb =f G cosαα ±G sαinα ±G

g j δj± K F v2+n ψ Qv=2 π nerb

Trong đó :

+ Pk : lực kéo tiếp tuyến tại các bánh xe chủ động(N)

+ ne : số vòng quay của trục khuỷu động cơ ( v/p)3 Kết quả tính toán và đồ thị

+ Nếu v ¿ 22,2 (m/s) thì pψ là một đường cong bậc 2 ta áp dụng công thức + Pψ = Pf = f G cosα = G.f (vì xe chuyển động trên đường ngang nên α = 0)

G: trọng lượng toàn tải của xe (N).

vì V ≥ 22,2 (m/s) thì ta phải chọn hệ số cản lăn bằng hệ số cản thực nghiệmf = f0.(1 + v2/1500)

Pk1Pk2Pk3Pk4Pf + PwPf

Hình 2 : Đồ thị cân bằng lực kéo

4 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 tốcxác định, với Pk 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 kiệnchuyển động của ô tô.

- Xác định được tay số cần thiết và vận tốc mà ô tô đạt được khi biết điều kiệnchuyển 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.2 Xây dựng đồ thị

- Công thức tính :

G =(Me it.ηtrb −Wv

). 1G

Trong đó: D : Nhân tố động lực học của ô tôPω : Lực cản không khí (N)

Pk : Lực kéo lần lượt ở các tay số (N)itl : Tỷ số truyền hệ thống truyền lựcG : Trọng lượng của xe

3 Kết quả tính toán và đồ thị

- Sau khi tính toán ta được bảng số liệu sau :

Me( N/m)

1 1,54 0,23 2,31 0,15 3,260,1

6 1,720,4

3 3,08 0,24 4,63 0,16 6,520,1

1290 107,5

1 2,570,4

5 4,61 0,25 6,94 0,17 9,780,1

7622150 111,0

6 4,290,4

7 7,69 0,26 11,57 0,17 16,300,1

16,4720,7947,0793,452580 110,1

7 5,150,4

6 9,23 0,26 13,88 0,17 19,560,1

134,573010 107,5

1 6,010,4

5 10,76 0,25 16,20 0,16 22,820,1

183,163440 103,0

6 6,860,4

3 12,30 0,24 18,51 0,15 26,080,0

1 13,84 0,22 20,82 0,14 29,340,0

7 15,38 0,20 23,14 0,12 32,600,0

3 16,92 0,18 25,45 0,10 35,860,0

452,30516067,5210,30 0,2

8 18,45 0,15 27,77 0,08 39,120,0

Bảng 3.1 : Bảng các thông số động lực học ở từng tay số

*n Đồ thị tia nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

Những đường đặc tính động lực học của ôtô lập ở góc phần tư bên phải tươngứng với những trường hợp xe đầy tải (tải định mức).

Còn góc phần tư bên trái của đồ thị,ta vạch từ gốc toạ độ nhưng tia làm vớitrục hoành các góc  khác nhau mà:

tg = D/ Dx = Gx/G ;

trọng đầy của ô tô.

= 450, các tia có  > 450 ứng với Gx > G (khu vực quá tải), các tia có  < 450 ứngvới Gx < G (khu vực chưa quá tải).

Hình 3 Đồ thị nhân tố động lực học của ô tô

4 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 taysố nào đó:

2 Xây dựng đồ thị cân bằng công suất, công suất cản- Công thức tính :

Nki=Pki vivi=2 π ne rb

+ rb : Bán kính làm việc bánh xe3 Kết quả tính và đồ thị

- Sau khi tính toán, ta có bảng số liệu sau :

Bảng 4.1 Bảng số liệu công suất ở từng vận tốc của mỗi tay số

- Xây dựng công suất cản tổng cộng:

+ Nψ = Pf .v = f.G.cosα.v = G.f v (vì xe chuyển động trên đường ngang nên α= 0) G : trọng lượng toàn tải của xe (N).

vì V ≥ 22,2 (m/s) thì ta phải chọn hệ số cản lăn bằng hệ số cản thực nghiệmf = f0.(1 + v2/1500)

+ Các đường cong Nk1, Nk2, Nk3, Nk4 là các đường cong bậc hai ứng với các taysố: 1, 2, 3, 4

+ Ngoài ra còn đường Nψ , ( Nf ) , ( Nω + Nψ )

Hình 4 Đồ thị cân bằng công suất của ô tô

4 Ứng dụng của đồ thị

- Dùng đẻ xác định trị số các thành phần của công suất cản ở các tay số khácnhau với các số truyền khác nhau, xác định công suất dự trữ ở các tốc độ khácnhau, ở các số truyền khác nhau.

- Dựa vào công suất dự trữ kết hợp với các đồ thị cân bằng lực kéo, đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị tăng tốc của ô tô để giải quyết bài toán về động lực học và động lực học của ô tô như tìm khả năng tăng tốc, leo dốc, móc kéo của ô tô, tìm tốcđộ lớn nhất của ô tô trên mỗi loại đường, tìm được số truyề hợp lý

V Đồ thị gia tốc

1 Khái niệm

- Là đường biểu diễn sự tăng giảm vận tốc của ô tô trên các loại đường nhất định.

2 Xây dựng đồ thị gia tốc- Công thức tính :

D=Ψ +δig j

dt=( D−Ψ ).gδi

- Sau khi tính toán ta có bảng số liệu sau :

Hình 5 Đồ thị gia tốc của ô tô

+ Dùng đồ thị này để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô.

VI Đồ thị gia tốc ngược

1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược.- Từ công thức: j=dv

Trong đó: +) ti là thời gian tăng tốc từ v1 đến v2

+) ti = Fi với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị

J = f(v); v = v1; v = v2 là trục hoành của đồ thị của gia tốc ngược.

⇒Thời gian tăng tốc toàn bộ ti=∑

+) n là số khoảng chia vận tốc (vmin vmax)

+) Vì tại j = 0 → 1J =∞ Do đó chỉ tính tới giá trị v = 0,95.vmax = 0,95.32.222 =30,6109 (m/s)

- Từ đồ thị J= f(v), dựng đồ thị 1J = f(v)2 Kết quả tính và đồ thị

- Sau khi tính toán ta có bảng số liệu sau :

Bảng 6 Bảng thông số gia tốc ngược của ô tô

- Từ bảng số liệu trên, ta có đồ thị gia tốc ngược :

Hình 6 Đồ thị gia tốc ngược của ô tô

4 Ứng dụng :

- Dùng để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô

VII Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô máy kéo

- Thời gian và quãng đường tăng tốc là hai chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tínhchất động lực học của ô tô máy kéo.

- Hai chỉ tiêu trên có thể được xác định dựa trên đồ thị gia tốc j=f (v ) của ô tômáy kéo.

1 Xác định thời gian tăng tốc của ô tô- Từ công thức: j=dv

jdv

Suy ra: khoảng thời gian tăng tốc từ v1 → v2 của ô tô là:

định thời gian tăng tốc theo phương pháp tích phân bằng đồ thị, ta cần xây dựngđường cong gia tốc nghịch 1j=f (v) cho từng số truyền.

- Phần diện tích giới hạn bởi đường cong 1j, trục hoành và hai đoạn tung độ tươngứng với khoảng biến thiên vận tốc dv biểu thị thời gian tăng tốc của ô tô máy kéo.Tổng cộng tất cả các vận tốc này ta được thời gian tăng tốc từ vận tốc v1 đến v2 vàxây dựng được đồ thị thời gian tăng tốc phụ thuộc vào vận tốc chuyển động t=f (v ).- Trong quá trình tính toán và xây dựng đồ thị, ta cần lưu ý rằng:

+ Tại vận tốc lớn nhất của ôtô vmax gia tốc j = 0 và do đó 1/j = 0, vì vậy khi lậpđồ thị và trong tính toán ta chỉ lấy giá trị vận tốc của ô tô khoảng 0,95vmax.

+ Tại vận tốc nhỏ nhất của ôtô vmin lấy trị số t = 0.

Đối với hệ thống truyền lực của ô tô với hộp số có cấp, thời gian chuyển từ sốthấp lên số cao có xảy ra hiện tượng giảm vận tốc của ôtô một khoảng ∆v Trị sốgiảm vận tốc ∆v có thể xác định nhờ phương trình chuyển động lăn không trượtcủa ôtô máy kéo với thời gian chuyển số là tc :

Hình 7a Đồ thị thời gian tăng tốc

2 Xác định quãng đường tăng tốc của ô tô

- Sau khi đã lập được đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăngtốc ( t ) và vận tốc chuyển động của ôtô ( v ), ta có thể xác định được quãng đườngtăng tốc của xe đi được ứng với thời gian tăng tốc.

Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thờigian dt, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong thời gian tăng tốc, trục tungvà hai hoành độ tương ứng với độ biến thiên thời gian dt, sẽ biểu thị quãng đườngtăng tốc của ôtô máy kéo Tổng cộng tất cả các diện tích này lại, ta được quãng

đường tăng tốc của ô tô máy kéo từ vận tốc v1 đến v2 và xây dựng được đồ thịquãng đường tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của chúng

S=f (v).

- Ta có bảng số liệu :

Hình 7b Đồ thị quãng đường tăng tốc

=> Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

t (s) s (m)

Trong đó : t - thời gian tăng tốc

s - quãng đường tăng tốc

KẾT LUẬN

Theo yêu cầu của đồ án tính toán sức kéo của ôtô con với một số thông số chotrước nhất định, em đã xây dưng được đường đặc tính ngoài, các chỉ tiêu công suất,lực kéo, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc theo yêu cầu của đề tài đượcgiao

Tuy nhiên trong đồ án mới chỉ xác định được chỉ tiêu cụ thể của một thông sốxe nhất đinh, một loại đường nhất định, chưa áp dụng cho các trường hợp khác.Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Chu Văn Huỳnh , sự trao đổi với các bạntrong nhóm làm đồ án, em đã hoàn thành đồ án theo thời gian quy định Mặc dùbản thân cũng cố gắng tìm đọc nghiên cứu tỉ mỉ các tài liệu tham khảo tuy vậycũng không thể tránh được những thiếu sót em mong thầy đóng góp ý kiến để emrút ra kinh nghiệm cho những đồ án sắp tới.