Đồ án Tính toán sức kéo cho ô tô du lịch (động cơ xăng)

Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 1 - Trường ĐHSPKT Hưng Yên Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Khoa: Cơ Khí Động Lực Độc lập – tự dọ - hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ Ô TÔ Họ và tên : Hoàng Hữu Trường Lớp : ĐLK5 Ngành: Cơ Khí Động Lực 1. 2. Đề tài thiết kế : Tính toán sức kéo cho ô tô du lịch(động cơ xăng) • Khối lượng ô tô khi không tải : Go = 980 kg Các số ban đầu: • Khối lượng ô tô khi đầy tải : G = 1280 kg • Công suất cực đại của động cơ : Nemax = 45 mã lực • Kích thước lốp(B-d) : 7- 15 • Tốc độ tối đa : Vmax = 115km/h • Các thông số hình học của ô tô(kèm theo) 3. a. Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ Nội dung các phần thiết kế tính toán b. Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực c. Tính toán các chỉ tiêu động lực học của ô tô. 4. 01 bản vẽ Ao kẻ ly bao gồm + Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ. + Các đồ thị : Cân bằng công suất , cân bằng lực kéo đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc, đồ thị thời gian gia tốc và quãng đường tăng tốc. Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ họ tên và kích thước các bản vẽ ): 5. 6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : Hưng Yên, ngày 23 tháng 12 năm 2009 Khoa, bộ môn Giáo viên hướng dẫn thiết kế LÊ ĐÌNH VIỆT Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 2 - NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 3 - LỜI NÓI ĐẦU Ngành ô tô hiện nay đang phát triển rất mạnh, nó là một ngành công nghiệp có vai trò quan trọng trong nền kinh tế của một đất nước .Vì vậy việc đào tạo kĩ sư trong ngành cũng hết sức quan trọng .Trong khi đó môn học “lý thuyết ôtô” chiếm vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư nghành ôtô máy kéo. Môn học “lý thuyết ôtô” cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản thuộc lĩnh vực lý thuyết ôtô liên quan đến sự phát triển của ngành ôtô trong sự đổi mới của đất nước hiện nay. Đồng thời cũng đề cập đến các vấn đề liên quan đến sự phát triển kỹ thuật mới của nghành ôtô trên thế giới. Nhận thấy sự cần thiết của môn học này nên các sinh viên đã được giao nhiệm vụ làm đồ án môn tính toán thiết kế về “lý thuyết ôtô”.Việc tính toán thiết kế “lý thuyết ôtô” giúp cho sinh viên hiểu rõ và sâu sắc hơn về ôtô điều đó đồng nghĩa với việc đảm bảo được sự an toàn khi xe chuyển động, sự tiết kiệm nhiên liệu hay tính kinh tế khi vận hành xe . đồ án thiết kế ôtô về “tính toán sức kéo cho ôtô du lịch” (động cơ xăng) Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 4 - PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ SỨC KÉO CỦA ÔTÔ. Lịch sử phát triển ngành ôtô máy kéo đã chứng kiến nhiều loại động cơ khác nhau dùng trên ôtô nhưng hiện nay nguồn động lực chính dùng trên ôtô vẫn là loại động cơ đốt trong loại piston. Khi nghiên cứu tính toán sức kéo ôtô người ta nghiên cứu tính toán qua những phần chính sau: 1* Xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ. - Để xác định lực, momen tác dụng lên các bánh xe chủ động của ôtô cần phải nghiên cứu đường đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong lại piston. - Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất có ích Ne, momen xoắn có ích Me tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ Gt và xuất tiêu hao nhiên liệu Ge theo số vòng quay n hoặc theo tốc độ góc trục khuỷu - Có 2 loại đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. Đường đặc tính tốc độ ngoài, gọi tắt là đường đặc tính ngoài động cơ. Đường đặc tính tốc độ động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ thử.Khi thí nghiệm động cơ trên bệ thử ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại tức là mở bướm ga hoàn toàn đối với động cơ xăng hoặc đặt thanh răng của bơm cao áp ứng với chế độ cấp nhiên liệu hoàn toàn đối với động cơ diesel. Chúng ta nhận được đường đặc tính ngoài của động cơ. Đường đặc tính cục bộ thể hiện khi bướm ga hoặc thanh răng ở vị trí trung gian. Nên đối với mỗi động cơ đốt trong sẽ có một đường đặc tính tốc độ ngoài và vô vàn đường đặc tính cục bộ tùy theo vị trí bướm ga hay vị trí của thanh răng. 2* Nghiên cứu về tỷ số truyền của HTTL - Công suất phát ra của động cơ một phần tiêu hao cho ma sát trong HTTL, phần còn lại để khắc phục sức cản, khả năng tải, tốc độ cần có của động cơ khi làm việc. - Ô tô chạy ở các chế độ khác nhau và làm việc ở các chế độ có tính kinh tế nhiên liệu tốt nhất. khi chạy ở các chế độ và tải khác nhau tức là để ôtô chạy ổn định ở các chế độ khác nhau chúng ta cần thay đổi tỷ số truyền của HTTL - Đối với tỷ số truyền của truyền lực chính Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 5 - Từ công thức nhân tố động lực học D nhận thấy tỷ số truyền i0 có ảnh hưởng đến chất lượng động lực học của ôtô và vận tốc của chúng. Khi i0 tăng thì D tăng nghiã là khắc phục sức cản chuyển động của ôtô cũng tăng lên. Tuy nhiên khi i0 tăng thi vận tốc lớn nhất của ôtô ở mỗi số truyền bị giảm xuống dẫn đến số vòng quay trục khuỷu cho một đơn vị quãng đường chạy tăng lên dẫn đến tiêu hao nhiên liệu tăng lên và giảm tuổi thọ của các chi tiết động cơ. Tùy theo loại xe cần chọn thông số i0 cho thích hợp việc chọn i0 được nghiên cứu bằng sự cân bằng công suất ôtô và được tính toán ở phần sau khi tính toán. - Số lượng số truyền trong hộp số: Số lượng số truyền trong hộp số ảnh hưởng đến tính chất động lực học của ôtô. Để tiện khi so sánh 2 loại ôtô có đặc tính động lực học như nhau, nhưng ôtô thứ nhất với hộp số có 3 số truyền và thứ 2 có 4 số truyền chúng đều có tỷ số truyền thứ nhất và cuối cùng bằng nhau. nếu 2 ôtô cùng chuyển động trên cùng một loại đường có hệ số cản tổng như nhau là φ2 khi đó vận tốc lớn nhất của ôtô có hộp số 3 cấp nhỏ hơn vận tốc của ôtô có hộp số 4 cấp - Cần xác định tỷ số truyền của hộp số : Hộp số đặt trong hệ thống truyền lực của ôtô nhằm đảm bảo khả năng khắc phục lực cản của mặt đường luôn thay đổi như vậy cần xác định tỷ số truyền của từng số trong hộp số. 3. Các chỉ tiêu để đánh giá ôtô Đánh giá ôtô người ta đánh giá qua các chỉ tiêu sau: * Chỉ tiêu về công suất Xây dựng phương trình công bằng công suất dạng tổng quát N e = N t + N f + Nω ± N i N j ± N j Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động: N k = N e - N t = N f + Nω ± N i ± N j biểu thị dạng khai triển N e = N e (1 - η t ) + G.f.v.cosα ± G.v.sinα + W.v 3 ± g G .δ i .v.j Xét trường hợp ôtô chuyển động ổn định trên đường bằng Pt: N e = N t + N f + Nω = tη 1 (f.G.v + W.v 3 ). Ta xây dựng đồ thị công suất dựa trên phương trình này. Đồ thị cân bằng công suất động cơ biểu thị mối quan hệ vào vận tốc chuyển động của ôtô. Ne = f(v) mà số vòng quay trục khuỷu và vận tốc có quan hệ bậc nhất. v= i rn t be .60 ...2π (m/s) Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 6 - Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và công suất cản trong quá trình chuyển động. Dựa vào đồ thị ta có thể nhận biết được vận tốc lớn nhất của ôtô, biết được thành phần công suất dư từ đó có thể biết được khả năng khắc phục sức cản dốc, tăng tốc của ôtô……… - Ý nghĩa đồ thị Đường N f ,( N f + Nω )….., N e .. biết được vận tốc lớn nhất ôtô đạt được khi ôtô chuyển động đều trên đường bằng( 0=α ) và bướm ga mở hết và ở hộp số truyền cao nhất của hộp số. - Khi muốn ôtô chuyển động đều trên đoạn đường đó với vận tốc vmax nhỏ hơn thì người lái cần đóng bớt bướm ga và thực hiện chuyển số thấp hơn để tránh tiêu hao nhiên liệu lãng phí * Lực kéo ôtô - xây dựng phương trình lực kéo: pk = p f ± pi + pω ± p j Tương tự như xây dựng phương trình đồ thị cân bằng công suất khi xây dựng phương trình cân bằng lực kéo trên đường bằng và chuyển động đều ổn định: pk = p f + pω và cũng xây dựng đồ thị dựa trên phương trình này. r iM b tte η.. = f.G + 2.vW Các lý luận tương tự như xây dựng đồ thị cân bằng công suất. - Ý nghĩa của đồ thị + Sử dụng đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô có thể xác định được các chỉ tiêu động lực học của ôtô khi chuyển động ổn định. + Xây dựng: Pφ=m.Gφ.φ =f(φ) khi đó đồ thị của Pφ biểu diễn trên cùng đồ thị của lực kéo + Dựa vào đồ thị có thể biết được khu vực ôtô có thể bị trượt quay……. * Nhân tố động lực học của ôtô D. - Nhân tố động lực học của ôtô là tỷ số truyền giữa lực kéo tiếp tuyến pk trừ đi lực cản của không khí p ω và chia cho trọng lượng toàn bộ của ôtô ký hiệu: D D= G ppk ω− =[ r iM b tte η.. - W.v2]. G 1 - Để so sánh tính chất động lực học của các loại ôtô khác nhau và ứng với các điều kiện làm việc của ôtô trên các loại đường khác nhau người ta có thể biết ngay được các tính chất động lực học của ôtô được đặc trưng bởi các thông số “D”. * Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 7 - đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa nhân tố động lực học và vận tốc chuyển động của ôtô D=f(v) - ý nghĩa của đồ thị. + biết được ôtô làm việc chế độ toàn tải khi nào + khi nào chuyển động ko bị trượt quay(bánh xe chủ động)…… +vận tốc lớn nhất của ôtô + độ + sự tăng tốc của ôtô +thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô 4. Sự cần thiết làm đề tài tính toán sức kéo của ôtô Mục đích xác định các thông số kết cấu cơ bản của ôtô, để đảm bảo các tính chất kéo của ôtô. khả ngăng ổn định, chế độ tải thay đổi, lên dốc, vượt trướng ngại vật….. tính chất đó phải hợp lý, phù hợp với các điều kiện sử dụng, điều kiện kỹ thuật của ôtô. Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 8 - PHẦN II XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGOÀI ĐỘNG CƠ I, XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGOÀI ĐỘNG CƠ * N e = N e max [a. 'λ + b. 'λ 2 - c. 'λ 3 ] Trong đó: + N e max ,nN công suất lớn nhất của động cơ và số vòng quay tương ứng: N e max = 200 ml; Với ωmax số vòng quay lớn nhất ứng với vận tốc lớn nhất. Ô tô du lịch ωmax = 523 – 575 rad/s Chọn ωmax = 550 rad/s => = 550rad/s => nv= 550.30/π = 5252,11. Ta lấy nv= 5300 v/f Chọn hệ số nv/nN = 1,2=> nN= 5300/1,2 = 4416,667 v/f .Lấy nN= 4420 v/f + N e ,ne công suất và số vòng quay ở một thời điểm trên đường đặc tính động cơ. + a,b,c hệ số chọn: a = b = c = 1(động cơ xăng). 'λ = n n N e =0,2; 0,3; 0,4…..1,2. * đường biểu diễn momen xoắn của động cơ. eM =716,2. e e n N (kGm) Trong đó N e : có thứ nguyên mã lực Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 9 - ne : có thứ nguyên số vòng quay/ phút Ta chọn: η t =0,95 Ta có bảng thông số sau: Bảng 1: Tính các thông số của động cơ II. Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực: 1. Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính(io): tỉ số truyền của hệ thống truyền lực trong trường hợp tổng quát được xác định theo công thức sau: it= ih. ip io trong đó: * ih : tỉ số truyền của hộp số chính. *ip : tỉ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối * io : tỉ số truyền của truyền lực chính. Ta chọn loại xe thiết kế là loại xe có một cầu chủ động, truyền lực chính loại đơn, xác định tỉ số truyền của truyền lực chính (io ): ne 'λ = n n N e N e (ml) M e (kGm) )(mlN k = N e .η t 884 0,2 10,44 8,456 9,918 1326 0,3 16,335 8,823 15,52 1768 0,4 22,32 9,042 21,204 2210 0,5 28,125 9,12 26,72 2652 0,6 33,48 9,042 31,806 3094 0,7 38,115 8,83 36,21 3536 0,8 41,76 8,458 39,672 3978 0,9 41,145 7,41 39,10 4420 1 45 7,30 42,75 4862 1,1 44,1 6,50 41,90 5304 1,2 41,13 5,56 39,08 Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 10 - Tỉ số truyền của truyền lực chính io được xác định từ điều kiện đảm bảo cho ôtô đạt vận tốc lớn nhất, được xác định theo công thức: io = 0,377. vii nr hnp vb max.. . Trong đó: * nv : số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt vận tốc lớn nhất(vmax) *rb : bán kính làm việc trung bình của bánh xe, được xác định theo kích thước lốp, tính theo (m). * rb= λ.r0 với r0: bán kính thiết kế của bánh xe λ: hệ số kể đến sự biến dạng của lốp. Chọn λ = 0,93 với lốp có áp suất thấp r 0 = (B+ 2 d ).25,4 ⇒ r 0 = (7+ 2 15 ).25,4 =368,3 (mm) = 0,368 (m). ⇒ rb = 0,945.0,428=0,348 (m). *nv : số vòng quay của trục khuỷu động cơ, ứng với vận tốc lớn nhất của ôtô(vmax ) tính theo vòng/phút. * ip: tỉ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối. Đối với xe một cầu chủ động, truyền lực chính loại đơn thì tỉ số truyền: ip=1 * ihn: tỉ số truyền của hộp số chính ở số truyền thẳng chọn ih=1 * vmax = 115(km/h): vận tốc lớn nhất của ôtô tính theo km/h. Vậy i0 = 0,377. ≈115.1.1 5300.348,0 6,0. với nv=λ .nN=1,2.4200=5040 (vg/ph). trong đó λ : tỉ số giữa số vòng quay ứng với vận tốc lớn nhất và công suất lớn nhất. 2. Xác đinh tỉ số truyền hộp số chính. a. Xác định tỉ số truyền ở số một của hộp số. Trị số truyền ih1 được xác định theo điều kiện cần và đủ để ôtô khắc phục được lực cản lớn nhất và bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động. * theo điều kiện chuyển động để khắc phục lực cản lớn nhất: Pkmax≥Pψmax, khai triển 2 vế của biểu thức ta được: i 1h ≥ tope b iiM rG η ψ ... .. max max (1) * theo điều kiện đảm bảo cho bánh xe không bị trượt quay: Pkmax ≤ Pφ = Gb.φ Khai triển 2 vế của biểu thức, rút gọn ta được : i 1h ≤ tope bb iiM rG η ϕ ... .. max (2) Trong đó: Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 11 - αmax: góc dốc cực đại của đường (tính theo độ) αmax= 12o ip : tỷ số truyền của hộp số phụ ở số truyền cao * ψmax: hệ số cản tổng cộng của đường ψmax =f + tgαmax + f: hệ số cản lăn của đường. Với vận tốc v≥22,2 m /s là 115 km/h (khoảng 32 m/s). Thì f được tính theo công thức sau: f 2800 )32( v+ = 023,0 2800 )3232( = + = ⇒ ψmax = 0,028+tg12 0 =0,028+0,2125=0,2405. Vì là ôtô du lịch cầu trước chủ động nên ta có Z1 = Z2 ≈ 0,5G Chọn Gb =1,2 G2 với G2 = 0,5 G => Gb = 1,2.640 = 768 kg Từ (1) và (2)ta tính được : = = 2,014 Với loại đường ta đang chọn thì ta chọn được hệ số ϕ =0,8.Ta tính được : = = 4,11 Ta chọn i 1h =4 để xe có tính cơ động cao. b, Xác định tỉ số truyền các số truyền trung gian của hộp số: Theo trên thì 14 == ii hhn (n=4) hộp số có 4 cấp số như vậy bánh răng cấp 4 là bánh răng truyền thẳng. ihm = Trong đó : n: là số tiến của hộp số m là chỉ số truyền đang tính, m được lấy từ 2 đến (n-1) ih2 = = 2,52 ; ih3 = = 1,6 ; ih4= 1 c. Xác định tỷ số truyền của số lùi Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 12 - Trong hộp số, thường được bố trí tỷ số truyền số lùi (kí hiệu il). Trị số cảu tỷ số lùi được chọn lớn hơn số truyền số 1 . il= (1,2 -1,3) ih1 il = 1,2.4 = 4,8 3. Lập bảng xác đinh vận tốc của ô tô tương ứng với từng số truyền Vận tốc chuyển động của ô tô ở các số truyền được xác định theo công thức iii nrv hkpo eb m .. . .377,0= + k: chỉ số của số truyền đang tính k=1÷4. + io,ip: với io=6,0,ip=1 + ne: số vòng quay động cơ, ne biến thiên từ nemin đến nmax (nmax: số vòng quay ứng với tốc độ lớn nhất của xe). Ta có bảng thông số các giá trị của vận tốc sau: Bảng 2: Bảng tính vận tốc của ôtô theo các số truyền Vận tốc ở các số truyền v (km/h) số vòng quay của động cơ ne (v/ph) số truyền I (v1 ) số truyền II (v2 ) số truyền III (v3 ) số truyền IV (v4 ) 884 4,833 7,67 12,09 19,33 1326 7,26 11,51 18,126 29,0 1768 9,67 15,34 24,168 38,66 2210 12,08 19,18 30,21 48,33 2652 14,50 23.02 36,26 58,0 3094 16,92 26,85 42,30 67,66 3536 19,4 30,681 48,34 77,32 3978 21,75 34,52 54,38 87,0 4420 24,20 38,36 60,43 96,65 Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 13 - 4862 26,58 42,20 66,47 106,31 5304 29,00 46,022 72,51 115,97 PHẦN III XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÁC CHỈ TIÊU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ÔTÔ I/ XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU VỀ CÔNG SUẤT: 1.Phương trình cân bằng công suất: trường hợp ôtô làm việc tổng quát trên dốc nghiêng(theo tài liệu I): NNNNNN mjifk +±±+= ω với N k : công suất kéo bánh xe chủ động. =N k N e - Nt = N e .η t . Trong đó: N e - công suất của động cơ có ích Nt - công suất tiêu hao tổn thất cho hệ thống truyền lực(TL). ηt = 0,95 - N f : công suất cản lăn(tiêu hao). =N f G.f.cosα . 270 v - N i : công suất tiêu hao cho cản lên dốc. N i =G.sinα . 270 v - Nω : công suất tiêu hao cho cản không khí. Nω 3500 .. 3vFk= Chọn: k=0,03 ( 4 2. m kg s ) hệ số cản không khí F= 2 m2 diện tích cản - N j : công suất tiêu hao cho lực cản quán tính khi tăng tốc. Nj jg G i..δ= 270 . v do vận tốc của xe vmax=32(m/s) nên khi đó f thay đổi theo vân tốc nên f được tính theo công thức: Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 14 - f 2800 )32( v+ = (v:vận tốc của ôtô tính theo m/s) Ta có bảng thông số sau: Bảng 3:Tính công suất của ôtô Công suất N(ml) tốc độ v(km/h) f N ω Nf Nf+Nω Số truyền IV 19,33 0,013 0,124 1,223 1,347 29,0 0,014 0,418 1,970 2,385 38,66 0,015 0,991 2,800 3,788 48,33 0,016 1,935 3,717 5,652 58,0 0,017 3,345 4,725 8,070 67,66 0,018 5,310 5,820 11,130 77,32 0,019 7,924 7,000 14,925 87,0 0,020 11,300 8,273 19,562 96,65 0,021 15,477 9,630 25,107 106,31 0,022 20,600 11,075 31,672 115,97 0,023 26,737 12,608 39,346 Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 15 - Hình1: đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng và cân bằng công suất II.XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU VỀ LỰC KÉO: 1. Phương trình cân bằng lực kéo: • phương trình cân bằng lực kéo của ôtô khi chuyển động trên đường với đầy đủ các thành phần lực cản được biểu diễn theo dạng sau: pppppp miifk +±±+= ω Phương trình có dạng khai triển: = r iiiM b thpoe η.... G.f.cosα +k.F. 13 2v ± G.sinα ± j g G i ..δ :pk lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động p f : lực cản lăn pi : lực cản lên dốc p ω : lực cản không khí p j : lực cản quán tính δ i : hệ số kể đến ảnh hưởng các khối lượng chuyển động quay các chi tiết khi tăng tốc: δ i = 1,05+0,05.ih21 và ψ =0,2982 để thuận lợi cho việc vẽ đồ thị Pk-v cần phải xác đinh lực kéo Pk=f(v) và lực cản không khí Pω= f v )( 2 phương pháp tiến hành như sau: Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 16 - lập bảng tính Pk theo vân tốc từng số truyền. Đối với 1 ôtô nhất định các trị số: η tbpo rii ,,, là không đổi nên lực kéo có trị số thay đổi theo 2 thông số là Momen xoắn Me và tỉ số truyền của hộp số⇒công thức Pk có thể viết dưới dạng: Pkm = C.Me.ihm Trong đó C= r ii b tpo η.. = 38,16 348,0 95,0.1.0,6 = Ta có bảng thông số sau: Bảng 4: Tính lực kéo Pk theo tốc độ của ôtô t/số ne (v/ph) eM (kGm) vI pk1 vII pk 2 vIII pk 3 vIV pk 4 884 8,456 4,833 554,04 7,67 349,05 12,09 221,616 19,33 138,51 1326 8,81 7,26 577,23 11,51 363,66 18,126 230,9 29,0 144,31 1768 9,042 9,67 592,43 15,34 373,24 24,168 237,0 38,66 148,11 2210 9,12 12,08 597,54 19,18 376,5 30,21 239,04 48,33 149,40 2652 9,042 14,50 592,43 23,02 373,24 36,26 237,0 58,0 148,11 3094 8,83 16,92 578,54 26,85 364,50 42,30 231,43 67,66 144,64 3536 8,45 19,4 553,644 30,681 348,80 48,34 221,46 77,32 138,411 3978 7,41 21,75 485 34,52 305,93 54,38 194,24 87,0 121,40 4420 7,30 24,20 478,3 38,36 301,40 60,43 191,36 96,65 119,60 4862 6,50 26,58 425,88 42,20 268,3 66,47 170,352 106,31 106,47 5304 5,56 29,00 364,3 46,022 229,52 72,51 145,73 115,97 91,08 • Lực cản Pf được biểu diễn trên đồ thị là một đường thẳng song song trục hoành (trường hợp này coi f = const) v>80 km/h ⇒biểu thị biểu diễn lực cản lăn sẽ thay đổi vì khi đó f phụ thuộc vào vận tốc v. • tính lực cản không khí(Pω) xác định theo biểu thức: Pω 13 .. 2vFk= Trong đó: + v: vận tốc của ôtô (km/h) + k,F:hệ số cản của không khí và diện tích cản của không khí được tính ở phần trên. Ta chọn F = 2,0 ;k = 0,03 đồ thị của (Pω) là một đường parabol tương ứng với các trị số trong bảng sau: Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 17 - Bảng 5:Tính lực cản không khí Pω theo tốc độ ôtô V(km/h) f Pω (kG) Pf (kG) Pf + Pω (kG) số truyền I 4,833 0,012 0,108 15,242 15,350 7,26 0,012 0.243 15,550 15,794 9,67 0,012 0,432 15,857 16,288 12,08 0,013 0,674 16,163 16,836 14,50 0,013 0,970 16,470 17,440 16,92 0,013 1,321 16,777 18,098 19,4 0,013 1,737 17,092 18,829 21,75 0,014 2,183 17,390 19,574 24,20 0,014 2,703 17,702 20,405 26,58 0,014 3,261 18,004 21,265 29,00 0,014 3,882 18,311 22,193 số truyền II 7,67 0,012 0,272 15,603 15,874 11,51 0,013 0,611 16,090 16,702 15,34 0,013 1,086 16,577 17,663 19,18 0,013 1,698 17,064 18,762 23,02 0,014 2,446 17,552 20,000 26,85 0,014 3,327 18,038 21,365 30,681 0,014 4,345 18,525 22,870 34,52 0,015 5,5 19,012 24,512 38,36 0,015 6,791 19,500 26,230 42,20 0,016 8,22 19,987 28,207 46,022 0,016 9,775 20,473 30,393 số truyền III 12,09 0,013 0,675 16,164 16,838 18,126 0,013 1,516 16,930 18,477 24,168 0,014 2,70 17,698 20,393 30,21 0,014 1,516 18,465 22,677 36,26 0,015 2,696 19,233 25,301 42,30 0,016 4,212 20,000 28,258 48,34 0,016 10,785 20,767 31,552 54,38 0,017 13,65 21,534 35,183 60,43 0,017 16,854 22,302 39,160 66,47 0,018 20,392 23,069 43,461 72,51 0,019 24,266 23,836 48,102 số truyền IV Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 18 - 19,33 0,013 1,725 17.083 18,808 29,0 0,014 3,882 18,311 22,193 38,66 0,015 6,898 19,538 26,436 48,33 0,016 10,781 20,766 31,546 58,0 0,017 15,526 21,994 37,520 67,66 0,018 21,13 23,220 44,350 77,32 0,019 27,60 24,447 52,040 87,0 0,020 34,934 25,676 60,610 96,65 0,021 43,113 26,902 70,015 106,31 0,022 52,162 28,128 80,29 115,97 0,023 62,072 29,355 91,427 Ta có đồ thị cân bằng lực kéo: Hình 2: Đồ thị cân bằng lực kéo Trục tung biểu diễn lực Pk , Pf , Pω …theo (kg). Trục hoành biểu diễn vận tốc chuyển động của ôtô theo (km/h). + các đường cong Pk có dạng tương tự như đường Me (là đường cong lồi , có 1 điểm cực đại mà tại đó Pk đạt cực đại ứng với vm). tại điểm này đường cong được chia làm 2 nhánh: - nhánh bên phải là nhánh ổn định. - Nhánh bên trái là nhánh không ổn định. • trên đồ thị đường Pk4 (đường lực kéo khi xe chạy ở số truyền 4) cắt với đường biểu diễn lực cản (Pf + Pω) tại điểm A, dóng xuống trục hoành ta được vận tốc lớn nhất của ôtô (vmax) Tr­êng §HSPKT H­ng Yªn www.oto-hui.com Khoa C¬ khÝ ®éng lùc §å ¸n m«n häc: tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ «t« GVHD: Lê Đình Việt SVTH: Hoàng Hữu Trường - 19 - • ở các vận tốc khác, khoảng tung độ nằm giữa đường Pk và(Pf + Pω) là lực kéo dư được tính bằng hiệu số : Pkd = Pk - (Pf + Pω) ; Pkd dùng để ôtô khắc phục các lực cản lên d