Bài tập lớn Lý thuyết ô tô: Tính toán sức kéo ô tô du lịch

Chia sẻ: Nguyentuananh Nguyentuananh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

279
lượt xem 59
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài tập lớn Lý thuyết ô tô "Tính toán sức kéo ô tô du lịch" dưới đây để nắm bắt được cách tính toán các thông số, giúp các bạn học lý thuyết tốt và nắm vững các công thức tính toán cũng như kiểm nghiệm bền, đảm bảo cho một chiếc xe vận hành và hoạt động tốt. Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập lớn Lý thuyết ô tô: Tính toán sức kéo ô tô du lịch

Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ Đề Tài: TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ DU LỊCH Giáo viên hướng dẫn: HOÀNG VĂN THỨC Sinh viên thực hiện: HỒ SỸ DƯƠNG Lớp: ĐH CNKT ÔTÔ K7 Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 1
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 Trường đại học sư phạm kỹ thuật vinh Khoa cơ khí động lực ******** Bài tập lớn Môn học ô tô 1 Họ tên sinh viên: Hồ Sỹ Dương Lớp: ĐHK7 – Công nghệ ô tô Tên bài tập: tính toán sức kéo ô tô du lịch I. số liệu cho trước: Số hành khách: 5 Tốc độ lớn nhất: Vmax = 125 km/h Hệ số cản lăn của mặt đường: f = 0,015 Độ dốc của mặt đường ỏ=10˚ II. Nội ung cần hoàn thành - Chọn động cơ và xây dựng đặc tính ngoài động cơ - Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính và các tỷ số truyền trong hộp số - Lập đồ thị cân bằng công suất của ô tô - Lập đồ thị cân bằng lực kéo - Lập đồ thị đặc tính động lực của ô tô - Lập đồ thị gia tốc của ô tô - Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô - Lập đường đặc tính kinh tế của ô tô III. bản vẽ: Đồ thị công suất, lực kéo, đặc tính động lực học và đồ thị tia, đồ thị gia tốc và đồ thị gia tốc ngược, đồ thị thời Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 2
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 gian tăng tốc, đồ thị quãng đường tăng tốc A0.( kẻ ly) Ngày giao đề: ………………/……/ 2010 Ngày hoàn thành: …………./..…../ 2010 Duyệt bộ môn giáo viên hướng dẫn Truyền HOÀNG VĂN THỨC NHậN xét , đánh giá bài tập lớn Giáo viên hướng dẫn: Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 3
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 Kết quả đánh giá: Giáo viên chấm lời nói đầu Ôtô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện di lại cá nhân cũng như vận chuyển hành khách, hàng hoá rất phổ biến. Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ôtô trong xã hội, đặc biệt là các loại ôtô đời mới Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 4
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 đang kéo theo nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong nghành công nghiệp ôtô nhất là trong lĩnh vực thiết kế. Sau khi học xong giáo trình ‘‘ Lý thuyết ôtô máy kéo ’’ chúng em được tổ bộ môn giao nhiệm vụ làm bài tập lớn môn học. Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán, thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc. Nhưng với sự quan tâm, động viên, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo trưởng khoa Phạm Hữu Truyền, cùng giáo viên giảng dạy và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành bài tập lớn trong thời gian được giao. Qua bài tập lớn này giúp sinh viên chúng em nắm được phương pháp thiết kế tính toán ôtô mới như : chọn công suất của động cơ, xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ, xác định tỷ số truyền và thành lập đồ thị cần thiết để đánh giá chất lượng động lực học của ôtô máy kéo, đánh giá các chỉ tiêu của ôtômáy kéo sao cho năng suất là cao nhất với giá thành thấp nhất. Đảm bảo khả năng làm việc ở các loại đường khác nhau, các điều kiện công tác khác nhau. Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 5
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 nhiều không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy, các bạn để em có thể hoàn thiện bài tập lớn của mình hơn và cũng qua đó rút ra được những kinh nghiệm qúi giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện : Hồ Sỹ Dương Vinh 6/2009 A : thuyết minh: B: trình tự tính toán: I: Xác định toàn bộ trọng lượng ôtô; Đây là loại xe ôtô du lịch chuyên lưu thông trên các loại đường, có công thức tính toán toàn bộ khối lượng xe như sau: G= G0 + ncGn +Gh Trong đó: G0 – trọng lượng bản thân ôtô nc – số chổ ngồi trong xe ôtô Gn trọng lượng trung bình của mỗi người Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 6
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 Gh – trọng lượng hành lý Đối với loại xe này ta chọn : G0= 1450kg ( xe tham khảo uoat111) nc= 5 Gn= 60 kg Gh =75 kg Vậy ta có : G= 1450 + 5.60 +7 = 1825kg II: Chọn lốp Đối với loại xe này trọng lượng đặt lên bánh xe là 1825 kg ở ôtô du lịch trọng lượng phân bố ra cầu trước và cầu sau gần như là bằng nhau, ở loại xe này ta chọn khối lượng phân bố vào cầu trước là 48,8% , vào cầu sau là 51,2%. Như vậy khối lượng đặt vào cầu trước và cầu sau gần như là tương đương Trọng lượng phân bố ra cầu trước: 1530 kg Trọng lượng phân bố ra cầu sau là: 1600 kg Do đó lốp trước và lốp sau ta sẽ chọn cùng một loại lốp và theo thông số lốp sau: Ký hiệu lốp: B_d = 6,70 15 Xe dùng 4 bánh và 1 bánh dự phòng. Kích thước vành bánh xe: 15 (inch) hay 170 (mm) Lốp rỗng. Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 7
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 Bề rộng của lốp : 6,70 (inch) hay 226 (mm) III. Xác định công suất cực đại của động cơ: Xác định công suất của động cơ ứng với tốc độ cực đại của động cơ (Nev). 1 3 Nev = ηt ( 3500 + G.270 KFVmax f .Vmax ) Trong đó: η Hiệu suất truyền lực t K Hệ số cản khí động học (KG.s2/m4) F Diện tích cản chính diện. (m2) Vmax – Vận tốc cực đại của ôtô .( km/h) G – Trọng lượng toàn bộ ôtô, KG f – Hệ số cản lăn của mặt đường *Các thông số lựa chọn: a. η Hiệu suất truyền lực chính t Để đánh giá sự tổn thất năng lượng trong hệ thống truyền lực người ta dùng hiệu suất trong hệ thống truyền lực (η ) là tỷ số giữa công bánh xe chủ động và t công suất hữu ích của động cơ, thường được xác định bằng công thức thực nghiệm. Khi tính toán ta chọn theo loại xe như sau: xe du lịch: η = 0,90.....0,93 nên ta chọn η = 0,92 t t b, K Hệ số cản khí động học : Hệ số cản khí động học phụ thuộc vào mật độ Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 8
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 không khí, hình dạng chất lượng bề mặt của ôtô (KG.s 2 /m4). K được xác định bằng thực nghiệm: Đối với xe du lịch: đối với ôtô con thùng xe không có mui K= 0,04.....0,05 ( kG.s2/m4) ta chọn K=0,03 ( kG.s2/m4) c, F Diện tích cản chính diện Diện tích cản chính diện của ôtô là diện tích hình chiếu của ôtô lên mặt phẳng vuông góc với trục dọc của xe ôtô (m2). Việc xác định diện tích có nhiều khó khăn, để đơn giản trong tính toán người ta dùng công thức gần đúng sau: Đối với xe ôtô con: F= m B0.H0 (m2) Trong đó: B0 Chiều rộng toàn bộ của ôtô (m) H0 – Chiều cao toàn bộ của ôtô (m) Ta chọn các thông số là: B0 =1,800 (m) xe du lịch 5 chỗ ngồi H0 = 1,620 (m) , xe du lịch 5 chỗ Do đó F =2,3328 (m2) Các thông số đã cho: Vmax= 130 km/h Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 9
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 f = 0,012 áp dụng công thức ta có: 1 3 1 0, 04.2, 6.1703 3130.0, 02 .170 Nev = ηt ( 3500 + G.270 KFVmax f .Vmax ) = 0,93 ( 3500 + 270 ) = 198 (CV) Căn cứ vào loại động cơ để tìm công suất cực đại của nó N ev Nemax= aλ + bλ 2 − cλ3 (CV) Trong đó : a,b,c Các hệ số thực nghiệm, đối với động cơ xăng ta chọn a = b =c = 1 Đối với động cơ xăng không có bộ phận hạn chế số vòng quay ta chọn λ = 1,1 N ev 198 Nemax= aλ + bλ 2 − cλ3 = 1.1,1 +1.1,12 −1.1,13 = 202 (CV) IV. Xác định thể tích công tác của động cơ Thể tích công tác của động cơ được tính theo công thức sau: 17,5.105.z.N e max Vc= p .n eN N Trong đó: peN áp suất hữu ích trung bình ứng với công suất lớn nhất của động cơ Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 10
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 peN = 0,45 ữ 0,6 (Mpa) chọn peN= 0,45 Mpa đổi sang đơn vị (pa): peN = 0,45.106 pa nN – số vòng quay của động cơ ứng với công suất lớn nhất z – số kỳ của động cơ Nemax = 202.0,7355 = 148,57 (kw) 17,5.105.z.N e max 17,5.105.4.148,57 Vậy : Vc= p .n = 0, 45.106.4200 = 0,55 (lit) eN N Sau khi xác định được Nemax, Vc căn cứ vào loại động cơ có sẵn trên thị trường để chọn loại động cơ phù hợp hoặc đặt chế tạo loại động cơ mới. V. Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính Tỷ số truyền lực chính (i0) được xác định đảm bảo tốc độ chuyển động cực đại của ôtô ở số truyền cao nhất trong hộp số. (i0 ) được xác định theo công thức: nv .rk i0 = 0.377 i pc .ihn .vmax Trong đó: nv –tốc độ vòng quay trục khuỷu động cơ khi đạt vận tốc lớn nhất(v/ph) rk – bán kính động học của bánh xe (m) ipc tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 11
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 hộp phân phối ở tỷ số truyền cao nhất ihn tỷ số truyền cao nhất trong hộp số Vmax vận tốc lớn nhất của ôtô (km/h) Thông số cho trước :Vmax= 170 (km/h) Thông số lựa chọn + ihn=1 + rk :bán kính động học của bánh xe. Khi tính toán sức kéo đối tượng nghiên cứu không phải là bánh xe thì ta có thể coi gần đúng: rk= rd=rb= λ r0 (*) Trong đó: r0 bán kính thiết kế của bánh xe λ hệ số kể đến sự biến dạng của lốp đối với lốp có áp xuất cao ta chọn: λ = 0,950 � d� mà: r0= �B + �.25,4 (mm) � 2� với: B là bề rộng của lốp (inch) B=8,90 d là đường kính vành bánh xe (inch) d=15 � 15 � r0= � 8,90 + � 2� �.25,4 = 416,56 (mm) = 0,41656 (m) thay vào (*) ta có bán kính làm việc trung bình của bánh xe Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 12
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 rk= rb= 0,41656.0,950 = 0,395(m) Mặt khác: Ta có: nv= λ .nN (v/ph) Trong đó: nN số vòng quay trục khuỷu ứng với công suất lớn nhất (v/ph) đối với động cơ xăng không hạn chế số vòng quay thì λ =1,1ữ1, ta chọn λ = 1,1 Suy ra: nv=1,1.4200 = 4620 (v/ph) 4620.0,395 Vậy: i0 = 0.377.( 1.170 ) = 4,04 (do xe không có hộp số phụ nên ta không tính ipc trong này) VI. Xác định tỷ số truyền của hộp số và hộp số phụ (nếu có) 1. Xác định tỷ số truyền của hộp số a. Xác định tỷ số truyền của tay số 1 Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định dựa trên cơ sở đảm bảo khắc phục được sức cản lớn nhất của mặt đường mà không bị trượt: pψ max ≤ pkl ≤ p ϕ Do đó ihl được xác định theo điều kiện cản chuyển động; Gψ r ihl= max b M ii η e max 0 pc tl Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 13
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 Trong đó : ψ max –hệ số cản cực đại của đường mà ôtô có thể khắc phục được G trọng lượng toàn bộ của xe (kg) rb bán kính động lực học của bánh xe Memax mô men xoắn cực đại của động cơ i0 tỷ số truyền của truyền lực chính ipc tỷ số truyền số truyền cao của hộp số phụ η tl hiệu suất truyền lực + Các thông số đã cho: Memax = 45 kg.m (xe tham khảo uoat111) + Các thông số lựa chọn: ψ max = 0,235 η tl = 0,93 +Các thông số đã tính toán trong các phần trên: G = 3130 (kg) rb = 0,395 (m) i0 = 4,04 Thay các thông số vào công thức ta được: Gψ r 3130.0, 235.0,395 ihl= = 45.4, 04.0,93 = 1,72 max b M ii η e max 0 pc tl (do xe không có hộp số phụ nên ta không tính ipc trong Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 14
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 công thức này) Mặt khác lực kéo cực đại của ôtô bị hạn chế bởi điều kiện bám cho nên khi tính ihl xong ta phải kiểm tra lại theo điều kiện bám: ϕG .ϕ.r m ihl ≤ b p M ii η e max 0 pc tl Trong đó : mp hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu chủ động khi truyền lực kéo Đối với cầu trước: mp=0,8 ữ 0,9 chọn mp= 0,9 Đối với cầu sau : mp= 1,1ữ 1,2 G ϕ trọng lượng phân bố lên cầu chủ động Đối với loại xe này trọng lượng phân bố lên cầu trước khi có tải là: Gb1=1536 kg , cầu sau Gb2=1600 kg ϕ hệ số bám cực đại giữa lốp với đường ϕ có thể chọn trong khoảng: 0,6 ữ 0,8 chọn ϕ =0,8 Vậy ta kiểm tra điều kiện bám: Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 15
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 1530.0,8.0,395.0,9 G .ϕ.r m ϕ 1,72 = ihl ≤ = 45.4, 04.0,93 = 2.57 b p M ii η e max 0 pc tl Đảm bảo yêu cầu b. Tỷ số truyền trung gian. * phương pháp phân phối theo cấp số nhân Công bội được xác định theo biểu thức: q= i = n −1 hl 4 −1 1, 72 = 1,198 i hn 1 Trong đó: n –số cấp trong hộp số ihl tỷ số truyền tay số 1 ihn tỷ số truyền tay số cuối cùng trong hộp số Tỷ số truyền của tay số thứ i được xác định theo công thức sau: ihi = i q = qi h ( n −1) hl i −1 Trong đó: ihi –tỷ số truyền tay số thứ i trong hộp số (i=2,3.......n1) 1, 72 suy ra: i2= 1,198 = 1,435 1, 72 i3= 1,198 = 1,198 2 1, 72 i4= 1,198 = 1,0003 3 Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 16
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 * Phương pháp phân phối theo cấp số điều hoà. Hằng số điều hoà xác định theo công thức: a= (in − 1)ii − hl hn hl Trong đó: n số cấp trong hộp số ihl tỷ số truyền tay số 1 ihn tỷ số truyền tay số cuối cùng trong hộp số Tỷ số truyền của tay số thứ i được xác định theo công thức sau: i ihi = = 1 + a = 1 + (i i− 1)a h ( i −1) hl i h ( i −1) i hl Trong đó: ihi tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số (i= 2,3......n1) * Tỷ số truyền của số cao nhất trong hộp số: Đối với hộp số có số truyền thẳng: i=1 Đối với hộp số có số truyền tăng, chọn ihn trong khoảng ihn= 0,8.....0,9. Khi sử dụng số truyền tăng phải tính kiểm tra lại động lực học xem ở tỷ số truyền tăng công suất kéo có đủ hay không * Tỷ số truyền số lùi: (il) Tỷ số truyền số lùi trong hộp số thường được chọn Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 17
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 trong khoảng il = (1,1.........1,3)ihl Trong đó: ihl tỷ số truyền tay số 1 Đối với xe này ta chọn tỷ số truyền số lùi như sau: il = 1,3.1,72 = 2,236 Chú ý: Khi chọn tỷ số truyền số lùi ta phải kiểm tra lại điều kiện bám VII: Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ xăng không có bộ phận hạn chế số vòng quay. Những động cơ không có bộ phận hạn chế số vòng quay thường được đặt trên những ôtô du lịch và ở một số xe tải tải trọng nhỏ Đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ thử, khi cho động cơ làm việc ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là mở bướm ga hoàn toàn ta sẽ nhận được đường đặc tính ngoài của động cơ, nếu bướm ga mở ở các vị trí khác nhau sẽ cho ta các đường đặc tính cục bộ. Như vậy ứng với mỗi loại động cơ sẽ có một đường đặc tính ngoài nhưng sẽ có rất nhiều đường đặc tính cục bộ. Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài bằng thực Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 18
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 nghiệm,ta có thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ công thức thực nghiệm của S.R.Lây Đecman. Công suất tại số vòng quay ne của động cơ: 2 3 �n �ne � �ne �� Ne= Nmax. � a e nN + b � �− c � �� nN � �nN �� Trong đó:Ne công suất hữu ích của động cơ ne số vòng quay của trục khuỷu Nmaxcông suất có ích cực đại nN số vòng quay ứng với công suất cực đại a, b, c – các hệ số thực nghiệm được chọn theo từng loại động cơ đối với động cơ xăng ta chọn: a = b = c = 1 để tính toán Ne được nhanh chóng ta chọn: k= 2 3 �n �ne � �ne �� a e + b � �− c � �� nN �nN � �nN �� lúc này Ne = Nmax.k đại lượng k được xác định nhanh chóng theo bảng sau: ne 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 nN k 0,2 0,3 0,4 0,6 0,7 0,8 0,9 0,9 1,0 0,9 Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 19
Khoa c¬ khÝ ®éng lùc ®Hcnktotok7 32 63 96 25 44 47 28 81 0 8 Vậy ta có: Ne1 = 46,86 (CV) Ne2 = 73,32 (CV) Ne3 = 100,19 (CV) Ne4 = 126,25 (CV) Ne5 = 150,28 (CV) Ne6 = 171,09 (CV) Ne7 = 187,45 (CV) Ne8 = 198,16 (CV) Ne9 = 202 (CV) Ne10= 197,96 (CV) Từ các điểm trên ta sẽ xây dựng được đồ thị Ne=f(ne) ne với số vòng quay và công suất cực đại tại giá trị n = 1,0 N ne và k=1,00 và tốc độ lớn nhất tại giá trị n = 1,1 N và k= 0,98 Khi có đồ thị Ne=f(ne) ta có thể xây dựng đồ thị mômen quay của động cơ theo công thức sau: 104.N e Me= 1, 047.n e Bµi tËp lín lý thuyẾT Ô TÔ SVTH:HỒ SỸ DƯƠNG 20