Truong Ngoc 100% found this document useful (2 votes) 602 views 12 pages © © All Rights Reserved Did you find this document useful?Is this content inappropriate?Report this Document 100% found this document useful (2 votes) 602 views12 pages MỘT SỐ CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN LÝ THUYẾT Ô TÔUploaded byTruong Ngoc Full description Jump to Page You are on page 1of 12 Search inside document You're Reading a Free Preview
Buy the Full Version
Reward Your CuriosityEverything you want to read. Anytime. Anywhere. Any device. No Commitment. Cancel anytime.  TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ TÀI LIỆU HƯỚNG DẪNBÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔNgười biên soạn : TS. Nguyễn Văn Nhanh HCM – 2019 T. Nguyễn Văn Nhanh Tài liệu hướng dẫn thực hiện bài tập lớn môn học “ Lý thuyết ô tô ”. Tài liệu này dành cho sinh viên chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô. Nhà xuất bản: ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM (HUTECH) - 2019, 70 trang, 21 hình vẽ, 123 công thức, 24 bảng, 4 phụ lục và 11 tài liệu tham khảo. Tái bản lần thứ 2.
LỜI MỞ ĐẦU Ô tô và máy kéo chiếm một vị trí quan trọng hàng đầu trong các hoạt động kinh tế và trong sinh hoạt hàng ngày. Chính vì thế, việc đào tạo cán bộ chuyên môn về chuyên ngành Cơ khí ô tô, Công nghệ kỹ thuật ô tô rất quan trọng và cấp thiết. Mục đích của tài liệu hướng dẫn thực hiện bài tập lớn của học phần “ Lý thuyết ô tô ” là hệ thống, kiểm tra sự hiểu vững chắc kiến thức mà sinh viên được học trong học phần Lý thuyết ô tô, biết cách vận dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn nghiên cứu, tính toán động lực học của các loại ô tô. Nội dung kiến thức ở tài liệu này nhằm hướng dẫn sinh viên trình tự để tiến hành thực hiện bài tập lớn của học phần “ Lý thuyết ô tô ”: Lựa chọn kích thước lốp xe và tính bán kính bánh xe; Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ; Chọn tỉ số truyền của hệ thống truyền lực; Xây dựng đường đặc tính kéo của ô tô; Xác định các chỉ số động lực học của ô tô: nhân tố động lực học; gia tốc, thời gian và quãng đường tăng tốc; 8ÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤTXây dựng đường đặc tính kính tế nhiên liệu của ô tô. Do thời gian có hạn, bởi vậy tài liệu này chắc sẽ có chỗ chưa hoàn thiện và thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ bạn đọc để lần tái bản sau sẽ hoàn chỉnh hơn. Chân thành cảm ơn! Dạng 2: Tính toán, kiểm tra chất lượng kéo và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô cho trước (Khảo sát tính động học và động lực học của ô tô) Đây là dạng bài toán thuận về thiết kế. Các thông số cho trước Mẫu ô tô Ô tô tải, hoặc ô tô du lịch hoặc buýt, ô tô con, hoặc ô tô chuyên dùng Vận tốc tối đa của ô tô, km/h Vamx Công suất cực đại của động cơ/số vòng quay động cơ, KW / v/p Nemax/nN Mômen xoắn cực đại/số vòng quay của động cơ, N / v/p Memax/nM Khối lượng toàn tải của ô tô, kg m Bài toán dạng này, từ các thông số cho trước tiến hành tính toán, kiểm tra chất lượng kéo và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô cho trước. A - GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN NGHỊCH THIẾT KẾ Đối với bài toán nghịch về thiết kế thì cần phải thực hiện tính toán sức kéo và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô. Bài toán tính toán sức kéo và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô là xác định các thông số cơ bản của động cơ, của hệ thống truyền lực và của bố cục ô tô, trong đó có bài toán kỹ thuật về thiết kế.Tính toán sức kéo có thể tiến hành dưới dạng tính toán kiểm tra ô tô đã có bằng cách tính toán các chất lượng kéo của nó, hoặc dưới dạng thiết kế ô tô mới. Tính toán sức kéo và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô bao gồm các phần sau: x ác định khối lượng và trọng lượng đầy đủ của ô tô; lựa chọn kích thước lốp và tính bán kính bánh xe; cân bằng công suất theo chỉ tiêu tốc độ tối đa khi đầy tải. Xác định công suất cơ bản của ô tô, chọn động cơ; tính đường đặc tính ngoài của động cơ; chọn tỉ số truyền của hệ thống truyền lực; xây dựng đường đặc tính kéo của ô tô; xác định các chỉ số chính động học của ô tô với hệ thống cơ truyền lực; xây dựng đồ thị cân bằng công suất và xây dựng đường đặc tính kinh tế nhiên liệu của ô tô. Đồng thời thực hiện tính toán tính kinh kế nhiên liệu của ô tô. Bài toán tính toán tính kinh kế nhiên liệu của ô tô là xác định mức tiêu thụ nhiên liệu khi thực hiện chức năng công việc vận tải của ô tô trong các điều kiện vận hành khác nhau. Để tính toán sức kéo và tính kinh tế nhiên liệu của ô tô cần phải thực hiện tính toán theo các trình tự sau: 1. Xác định khối lượng và trọng lượng đầy đủ của ô tô; 2. Lựa chọn kích thước lốp và tính bán kính bánh xe; 3. Cân bằng công suất theo chỉ tiêu tốc độ tối đa khi đầy tải. Xác định công suất cơ bản của ô tô, chọn động cơ; 4. Tính toán đường đặc tính ngoài của động cơ; 5. Chọn tỉ số truyền của hệ thống truyền lực; 6. Xây dựng đường đặc tính kéo của ô tô; 7. Xác định các chỉ số chính động học của ô tô với hệ thống cơ truyền lực; 8. Xây dựng đồ thị cân bằng công suất; 9ÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔG G=+atG (5) Trong đó: G – trọng lượng đầy đủ của ô tô, N; Ga- trọng lượng bản thân ô tô, N; Gt - trọng lượng chuyên chở, N. Trọng lượng đầy đủ của ô tô, trọng lượng bản thân ô tô, trọng lượng chuyên chở được tính như sau: G mg= (6) Gaa=m g (7) Gtt=m g (8) Trong đó: g - gia tốc trọng trường, km/h 2_. Trong tính toán thường lấy giá trị g_ ,9 81 m / s 2_._ Trọng lượng bản thân ô tô là tổng trọng lượng tinh của ô tô, trọng lượng nhiên liệu và trọng lượng các dụng cụ chuyên dùng đi kèm theo xe. Ga= + +G 0 Gnl Gtb (9) Trong đó: G 0 =m 0 g– trọng lượng “tinh” của ô tô, N; Gnl=mnlg – trọng lượng nhiên liệu, N; Gtb=mtbg – trọng lượng các dụng cụ chuyên dùng đi kèm theo xe, N. Đối với ô tô con, ô tô khách, du lịch, xe buýt thì trọng lượng chuyên chở là trọng lượng chuyên chở hành khách và được tính như sau: Gt=z Gn n (10) Trong đó: zn - số chỗ ngồi trong xe, trong đó cả tài xế; Gn=mng– trọng lượng trung bình của hành khách, N. Đối với ô tô tải thì trọng lượng chuyên chở là trọng lượng hàng hóa chuyên chở và khối lượng tổ lái. Gt=+Ghh Gtl (11) Trong đó: Glx=mlxg– trọng lượng tổ lái, N; Ghh=mhhg– trọng lượng hàng hóa, N. Trọng lượng G đặt tại trọng tâm xe và G là một trong những yếu tố gây ra lực cản trở chuyển động ô tô. 2. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC LỐP VÀ TÍNH BÁN KÍNH BÁNH XE2. Lựa chọn kích thước lốp xe Để lựa chọn lốp và xác định kích thước bán kính làm việc trung bình của bánh xe cần thiết phải biết về sự phân bố tải trọng lên các cầu trục. Đối với ô tô con, sự phân bố tải trọng của khối lượng đầy đủ lên các cầu xe là chủ yếu phụ thuộc vào bố cục của xe. Đối với xe có bố cục truyền thống thì tải trọng của khối lượng đầy đủ lên cầu xe sau từ 5255%, còn lên cầu xe trước – 45 48%. Hình 1 – Các kích thước hình học cơ bản của ô tô Trong đó: a - Khoảng cách từ trục trước đến trọng tâm khối lượng, mm; b - Khoảng cách từ trọng tâm khối lượng đến trục sau, mm; L - Chiều dài cơ sở của ô tô, mm; H - Chiều cao ô tô, mm; hg - Chiều cao từ trọng tâm khối lượng ô tô đến mặt đường, mm; Bk - Chiều rộng cơ sở của ô tô, mm; Br - Chiều rộng toàn bộ của ô tô, mm; G - Trọng lượng đầy đủ của ô tô, N; G 1 , G 2 - Tương ứng các trọng lượng của khối lượng đầy đủ tác dụng lên trục trước và trục sau của ô tô, N. Bán kính làm việc trung bình của bánh xe rк được chọn phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên một bánh xe. Tải trọng tối đa tác dụng lên bánh xe được xác định bởi vị trí của trọng tâm khối lượng của ô tô, vị trí này được qui định ở bản vẽ phác thảo ban đầu hoặc bản mẫu của ô tô. 2. Tính bán kính bánh xe Sau khi lựa chọn được lốp xe, từ các kích thước, số liệu đã biết này có thể xác định bán kính thiết kế của bánh xe: 0l r h d, mm 2 =+ (21) Trong đó: hl - Chiều cao của lốp, mm; d - Đường kính của vành bánh xe, mm. Khi tính toán r 0 cần lưu ý, đơn vị thông số về lốp: chiều cao của lốp hl và đường kính của vành bánh xe d có thể dưới dạng đơn vị là mm hoặc inch (1inch=25,4mm). Khi tính toán bán kính làm viêc trung ḅ ình của bánh xe rк cần phải tính đến sư bị ến dang ḷ ốp xe và đươc x̣ ác đinh theo công tḥ ức sau: rk0=r , mm (22) Trong đó: - Hệ số kể đến sự biến dạng (đàn hồi) của lốp xe: =0 0,935 với lốp có áp suất thấp; =0 0,95 với lốp có áp suất cao. Ví dụ: Lốp xe có kí hiệu 155/80 R13, từ đây ta biết được các thông số sau : Bl=155mm – chiều rộng của lốp; = 80 %= 8, l l B h - tỉ số giữa chiều cao với chiều rộng của lốp xe; d=13inch=13· 25,4=330,2mm; Từ đây, xác định được chiều cao của lốp: hl=0,8· Bl=0,8· 155=124mm Bán kính thiết kế của lốp xe: r 0 = hl + d 2 = 124 + 3302 2, = 289 1, mm Cuối cùng, ta xác định được bán kính làm việc trung bình của bánh xe: rk = r 0 = ,0 93 289 1, = 268 , 86 mm 3. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CẦN THIẾT CỦA ĐỘNG CƠ KHI Ô TÔ ĐẦY TẢI VÀ VẬN TỐC TỐI ĐA Một trong các bài toán quan trọng của tính toán sức kéo là lựa chọn công suất động cơ cho ô tô cần tính toán, thiết kế. Công suất cần thiết Nev của động cơ phải đủ đảm bảo khả năng xe chuyển động được khi đầy tải với vận tốc tối đa cho trước Vamax. Ngoài ra, khi các ô tô hoạt động cần phải có lượng công suất dự trữ (tức là lượng nhân tố động lực học dự trữ khoảng 1÷1,5%) để vượt qua các lực cản đường khác (lên dốc, lực quán tính, lực ly tâm, ...). Công suất cần thiết Nev của động cơ phải đủ đảm bảo khả năng xe chuyển động được khi đầy tải với vận tốc tối đa cho trước Vamax được xác định bằng công thức sau: a max B s a max 2 eV V 2 Tp N V (G K F V ) 3,6 1000 K 3, = + (23)Trong đó: NeV – Công suất cần thiết của động cơ, kW; Kв - Hệ số cản không khí, Kв = 0,3 N·s 2 ·m-4; Fs - Diện tích cản gió của ô tô, m 2 ; - Hiệu suất truyền lực; Kр – Hệ số điều chỉnh. Khi tính toán, có thể chọn Kp=0,6÷0,8; Vamax - Vận tốc tối đa của ô tô, km/h; v - Hệ số cản tổng cộng của đường tại thời điểm ô tô chạy thẳng đạt vận tốc tối đa Vamax. Để xác định công suất cần thiết NeV cần phải tính toán các thông số như sau: 3. Tính toán hệ số cản tổng cộng của đường v Hệ số cản tổng cộng của đường được xác định theo công thức: = = f i f tg (24) Trong đó, f – Hệ số cản lăn; i – Độ dốc của đường; α – Góc dốc của đường; Dấu “+” là khi xe lên dốc (tức là lực Fi là lực cản dốc); Dấu “-“ là khi xe xuống dốc (tức là lực Fi là lực đẩy). Trong thực tế, ta có thể xác định được giá trị của hệ số cản lăn f bằng công thức kinh nghiệm: a 2 0 f f 1 V , 20000 + (25)Trong đó: f 0 – Hệ số cản tương ứng với vận tốc ban đầu của ô tô Vo; Va – Vận tốc chuyển động của ô tô,km/h. Giá trị gần đúng của hệ số cản lăn f 0 đối với vài loại ô tô và lốp xe khi chuyển động trên đường nhựa phẳng: 3. Tính diện tích cản gió của ô tô Fs Diện tích cản gió của ô tô được xác định bằng công thức sau: Fsr=0,8B H (28) Trong đó: Br - Chiều rộng toàn phần của ô tô, mm; H - Chiều cao toàn phần của ô tô, mm. 3. Lựa chọn hiệu suất truyền lực của hệ thống truyền lực Trong khai thác sử dụng các phương tiện cơ giới đường bộ, hiệu suất sử dụng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: loại ô tô, kết cấu của hệ thống truyền lực, vận tốc, điều kiện khai thác vận tải,.. tính toán, có thể chọn như sau: +Hiệu suất sử dụng ở hệ thống truyền lực của ô tô con bằng т = 0,920,93; +Hiệu suất sử dụng ở hệ thống truyền lực của ô tô tải т = 0,870,9; +Hiệu suất sử dụng ở hệ thống truyền lực của ô tô nhiều dẫn động bằng т = 0,80,85; +Hiệu suất sử dụng ở hệ thống truyền lực khi có mặt của hộp biến tốc thủy lực trong điều kiện làm việc có lợi nhất Tb = 0,850,86. Vận tốc càng cao thì Tb càng lớn và ngược lại:
đạt tối đa đến к max≈0,92÷0,93, nghĩa là 6..% công suất tiêu cho sự mất mát từ trễ và trượt. Còn đối với ô tô tải thì к max≈ 0, 87 0,9. 3. Số vòng quay trục khuỷu động cơ Số vòng quay trục khuỷu động cơ nv, tương ứng với vận tốc tối đa của ô tô được xác định từ phương trình sau (vòng/phút): nVV=a max n (29) Trong đó: n - Hệ số hồi liệu (quay vòng) của động cơ; Vamax – Vận tốc tối đa của ô tô, km/h. nV – Số vòng quay trục khuỷu động cơ tại thời điểm ô tô đạt vận tốc tối đa, v/p. Hệ số hồi liệu của động cơ phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu của loại ô tô và loại động cơ.
khoảng n=2832.
khoảng n=2530. Theo kinh nghiệm thực nghiệm thì số vòng quay trục khuỷu động cơ nV tương ứng với vận tốc tối đa của ô tô thông thường khi tính toán thiết kế được chọn như sau:
3. Công suất tối đa của động cơ Công suất tối đa của động cơ được tính từ phương trình sau: e max eV V V 23 V N N N N N [a(n ) b(n ) c(n ) ] n n n = +− (31)Trong đó: N V n n - tỉ số của số vòng quay trục khuỷu động cơ khi ô tô chuyển động với vận tốc tối đa với số vòng quay trục khuỷu động cơ khi động cơ đạt công suất tối đa; a, b, c - các hằng số. Giá trị a, b và c phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu của mỗi loại động cơ. Trong các trường hợp đơn giản hóa việc tính toán có thể sử dụng các số liệu như sau [7]: Với động cơ xăng: a = b = c = 1 Với động cơ diesel 2 kỳ: a = 0,87; b = 1,13; c = 1 Với động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp: a = 0,5; b = 1,5; c = 1 a) Đối với động cơ có bộ chế hòa khí: Đường đặc tính ngoài được xác định và xây dựng với sự sai số nhất định. Ví dụ động cơ 4 kỳ loại chế hòa khí được xây dựng như bảng 1 sau: Bảng 1 – Bảng kết quả tính Ne đối với động cơ 4 kỳ loại chế hòa khí n, (%) 20 30 ... 100 110 120 n, v/p 0,2nN 0,3nN nN 1,1nN 1,2nN Ne, (kW) b) Đối với động cơ diezel: Đối với động cơ diesel 4 kỳ với bộ phận hạn chế sự phụ thuộc của công suất hiệu quả và tốc độ quay của trục khuỷu dưới dạng % như bảng 2 sau: Bảng 2 – Bảng kết quả tính Ne đối với động cơ diesel 4 kỳ n, (%) 20 30 ... 100 110 120 n, v/p 0,2nN 0,3nN nN 1,1nN 1,2nN Ne, (kW) 4. Mômen xoắn của động cơ Mômen xoắn của động cơ được xác định bằng công thức sau: Me 9550 Ne, N n = (34) Trong đó: Me – mômen xoắn của động cơ, N; Ne – công suất làm việc của động cơ, kW; n – số vòng quay làm việc của trục khuỷu động cơ, v/p. Tương tự như vậy, tiến hành tính toán Мe tương ứng với các giá trị khác nhau của n và kết quả tính toán được đưa vào bảng 3. Để thuận tiện cho việc xây dựng đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ tất cả các kết quả tính toán được đưa vào bảng 3 như sau: Bảng 3 – Bảng kết quả tính đường đặc tính ngoài của động cơ n, (%) 20 30 ... 100 110 120 n, v/p 0,2nN 0,3nN nN 1,1nN 1,2nN Ne, (kW) Me, (N· m) Với kết quả tính toán được, xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ như hình vẽ 3. Hình 3 – Đường đặc tính vận tốc ngoài của động cơ Trên đường đặc tính vận tốc ngoài của động cơ có thể xác định được số vòng quay cùa trục khuỷu động cơ nN (v/p) tại thời điểm động cơ đạt giá trị công suất cực đại Nemax(kW) và số vòng quay cùa trục khuỷu động cơ nM (v/p) tại thời điểm động cơ đạt giá trị mômen xoắn cực đại Memax(Nm). Động cơ hoạt động ổn định trong vùng từ nM đến nN. 5. CHỌN TỈ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 5. Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính Tỉ số truyền của truyền lực chính được xác định từ điều kiện đảm bảo vận tốc chuyển động của ô tô đạt tối đa Vamax tại cấp truyền cao nhất. Theo lý thuyết của ô tô, vận tốc chuyển động của ô tô được tính bằng biểu thức sau: a Vk kz 0 DK V 0,377 nr , km / h i i i = (36) Trong đó: nV – Số vòng quay trục khuỷu động cơ khi ô tô đạt vận tốc chuyển động tối đa, v/p; |
