Bài tập lý thuyết ô tô

Phạm Lê Ngọc Tín LỚP 53 - CNOT BÀI TẬP LÝ THUYẾT Ô TÔ Phạm Lê Ngọc Tín LỚP 53 – CNOT BÀI TẬP LÝ THUYẾT Ô TÔ Cán bộ hướng dẫn: TS.Lê Bá Khang MỤC LỤC Lời nói đầu Đặt vấn đề Giới thiệu ô tô mẫu Tính toán động lực học Kết luận, đề xuất Tài liệu tham khảo A. Lời mở đầu Trong thời đại đất nước đang trên con đường Công nghiệp hóa - Hiên đại hóa, từng bước phát triển đất nước. Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới ngày một phát triển cao. Để hòa chung với sự phát triển đó đất nước ta đã có chủ trương phát triển một số ngành mũi nhọn, trong đó có ngành cơ khí Động Lực. Để thực hiện được chủ trương đó đòi hỏi đất nước cần phải có đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ, tay nghề cao. Nắm bắt điều đó trường Đại học Nha Trang không ngừng phát triển và nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao mà còn đào tạo với số lượng đông đảo Khi đang là một sinh viên trong trường chúng em được thực hiện một bài tập lớn “Tính toán động lực học ô tô” . Đây là một điều kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã được học tại trường, bước đầu đi sát vào thực tế, làm quen với công viêc tính toán thiết kế ô tô Trong quá trình tính toán chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn, sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn bộ môn. Tuy vậy nhưng không thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót trong qua trình tính toán Để hoàn thành tốt, khắc phục những hạn chế và thiếu sót chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến, sự giúp đỡ của Thầy và các bạn để sau này ra trường bắt tay vào công việc, quá trình công tác chúng em được hoàn thành công việc một cách tốt nhất. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện: Phạm Lê Ngọc Tín B. ĐẶT VẤN ĐỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:Tính toán các thông số kĩ thuật của động cơ diezle 4 kì . PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 1. Công suất tương ứng tốc độ của động cơ để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ. 2.Tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 3. Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 4.Lực cản không khí ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 5.Lực cản lăn ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 6.Nhân tố động lực học ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 7.Độ dốc tối đa mà ô tô có thể vượt được ứng với tay số . 8.Gia tốc của ô tô ứng với tay số ( các số truyền của hộp số). 9.Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU :Nhằm hiểu biết, lí giải một cách khoa học về thông số kĩ thuật ô tô để từ đó vận dụng vào tính toán đồ án môn học lí thuyết ô tô , trong bảo dưỡng ,khai thác,chẩn đoán kĩ thuật để nâng cao hiệu quả động cơ đốt trong nói chung và ô tô nói riêng. C. GIỚI THIỆU Ô TÔ MẪU Ôtô tải TMT HYUNDAI HD72/TL D. PHẦN TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 1/ Tính công suất tương ứng tốc độ của động cơ để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ 2/ Tính tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số) 3/ Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với tay số (các số truyền của hộp số) 4/ Tính lực cản lăn 5/ Tính lực cản của không khí tác dụng lên xe 6/ Xây dựng đồ thị công suất 7/ Tính nhân tố động lực học 8/ Xây dựng đồ thị đặc tính nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi 9/ Xác định gia tốc 10/ Xác định độ dốc lớn nhất mà ôtô có thể vượt qua 11/ Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô Từ các số liệu tính toán tiến hành vẽ đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị gia tốc của ô tô ứng với các vận tốc khác nhau. Và vẽ đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô Bảng thông số chính của xe ôtô tải TMT HYUNDAI HD72/TL Công suất lớn nhất ( kW ) / Tốc độ quay ( v/ph ) 96/2900 Tốc độ lớn nhất của ô tô ( km/h ) 95 Momen xoắn lớn nhất (N.m)/ Tốc độ quay (v/ph) 373/1800 Số tay truyền 5 số tiền, 1 số lùi Tỷ số truyền 5,380; 3,208; 1,700; 1,00; 0,722; R5,380 Lốp xe ( 2 bánh trước ) 7.50 - 16 Lốp xe ( 4 bánh sau ) 7.50 - 16 Trọng lượng toàn bộ (kG) 6780 Kích thước bao ( L’ x B’ x H) mm 6865x2190x2390 Khoảng sáng gầm xe (mm) 220 Tính công suất tương ứng tốc độ của động cơ để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ Động cơ 4 kỳ diesel sử dụng buồng cháy xoáy lốc: a = 0,7; b = 1,3; c =1 Trong đó: ne là tốc độ ( v/ph ) của động cơ được chọn trong bảng * Tính mô men xoắn Me của động cơ: Tính momen Me theo Ne tương ứng với từng tốc độ ne (N.m) VD: = 297,6 ( N.m ) Lập bảng để vẽ đồ thị: Bảng 1 n (v/ph) Ne (kW) Me (kG.m) 650 20,25 29,76 800 26,02 31,06 1100 38,21 33,18 1400 50,73 34,61 1600 58,94 35,18 1800 66,83 35,46 2200 80,89 35,12 2500 89,17 34,07 2900 96 31,62 Đường đặc tính ngoài của động cơ Tính tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số) v = (m/s) trong đó: hhi tỉ số truyền của hộp số ở tay số thứ i ne tốc độ động cơ ứng với từng công suất ip tỉ số truyền của hộp số phụ =1 i0 – tỉ số truyền của truyền lực chính rb bán kính làm việc trung bình, được tính như sau: rb = = 0,945.( 7,5 + ).25,4 = 372,04 mm = 0,372 m Lấy l = 0,945 ¸ 0,950 Trong đó: Bx là bề rộng lớp xe (insơ) d là đường kính vành bánh (insơ) * Tính tỉ số truyền của truyền lực chính i0 = = = 5,93 ihn tỉ số truyền hộp số ở số truyền cao nhất ifc tỉ số truyền của hộp số phụ hay hộp phân phối ở số cao, ifc = 1 – 1,5 (chọn ifc = 1 ) nemax tốc độ max ứng với vận tốc max, nemax=.nN = 1.2900 = 2900 v/ph ( = 1 ) vmax tốc độ lớn nhất của động cơ, tính theo m/s Giá trị v (km/h) của từng tay số thể hiện trên bảng 2 ne (v/ph) 650 800 1100 1400 1600 1800 2200 2500 2900 V1 số 1 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 V2 số 2 4,79 5,89 8,11 10,32 11,79 13,26 16,21 18,42 21,37 V3 số 3 9,04 11,12 15,29 19,47 22,25 25,03 30,59 34,76 40,32 V4 số 4 15,36 18,91 26 33,09 37,82 42,55 52 59,09 68,55 V5 số 5 21,28 26,19 36,01 45,83 52,38 58,93 72,03 81,85 94,94 Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với tay số (các số truyền của hộp số) PK ( kG) trong đó: ic - tỉ số truyền của truyền lực cuối cùng. ic = 1 ht- hiệu suất của hệ thống truyền lực = 0,85 VD: (kG) Giá trị của Pk ở từng tốc độ tương ứng với từng momen xoắn được thể hiện trên bảng Me 650 800 1100 1400 1600 1800 2200 2500 2900 V1 số 1 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 Pk1 2169,43 2264,2 2418,74 2522,98 2564,54 2584,95 2560,16 2483,62 2305,02 V2 số 2 4,79 5,89 8,11 10,32 11,79 13,26 16,21 18,42 21,37 Pk2 1293,59 1350,1 1442,25 1504,41 1529,19 1541,36 1526,58 1480,94 1374,44 V3 số 3 9,04 11,12 15,29 19,47 22,25 25,03 30,59 34,76 40,32 Pk3 685,51 715,45 764,29 797,23 810,36 816,8 808,97 784,79 728,35 V4 số 4 15,36 18,91 26 33,09 37,82 42,55 52 59,09 68,55 Pk4 403,24 420,85 449,58 468,96 476,68 480,47 475,87 461,64 428,44 V5 số 5 21,28 26,19 36,01 45,83 52,38 58,93 72,03 81,85 94,94 Pk5 291,14 303,86 324,6 338,59 344,16 346,9 343,58 333,3 309,34 Đồ thị cân bằng lực kéo *Giá trị Plùi tương ứng với từng vận tốc của cấp số lùi vlùi 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 Plùi 2169,43 2264,2 2418,74 2522,98 2564,54 2584,95 2560,16 2483,62 2305,02 4/ Tính lực cản lăn Pf = fi.G (kG) Trong đó: G – trọng lượng toàn bộ của xe, G = 6780 (kG) f – là hệ số cản lăn ứng với từng tốc độ chuyển động của xe: vi – là vận tốc (km/h) của ôtô ứng với từng tốc độ f0 – là hệ số cản lăn của mặt đường f0 =0,012 - 0,015 ( đường nhựa, bê tông ), chọn f0 = 0,015 Giá trị của f ứng với từng vận tốc được thể hiện trên bảng V1 số 1 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 f1 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 V2 số 2 4,79 5,89 8,11 10,32 11,79 13,26 16,21 18,42 21,37 f2 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 V3 số 3 9,04 11,12 15,29 19,47 22,25 25,03 30,59 34,76 40,32 f3 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,016 0,016 0,016 V4 số 4 15,36 18,91 26 33,09 37,82 42,55 52 59,09 68,55 f4 0,015 0,015 0,016 0,016 0,016 0,016 0,017 0,018 0,019 V5 số 5 21,28 26,19 36,01 45,83 52,38 58,93 72,03 81,85 94,94 f5 0,015 0,016 0,016 0,017 0,017 0,018 0,019 0,02 0,022 V số lùi 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 flùi 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 Từ các giá trị f ta xây dựng bảng giá trị Pf tương ứng Pf1 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 f1 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 Pf2 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 f2 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 Pf3 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 108,48 108,48 108,48 f3 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,016 0,016 0,016 Pf4 101,7 101,7 108,48 108,48 108,48 108,48 115,26 122,04 128,82 f4 0,015 0,015 0,016 0,016 0,016 0,016 0,017 0,018 0,019 Pf5 101,7 108,48 108,48 115,26 115,26 122,04 128,82 135,6 149,16 f5 0,015 0,016 0,016 0,017 0,017 0,018 0,019 0,02 0,022 Pf lùi 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 101,7 flùi 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 5/ Tính lực cản của không khí tác dụng lên xe Pw (kG) Trong đó: vi - là vận tốc (m/s) của xe tưng ứng với từng tốc độ ne k - hệ số cản không khí, k = 0,05 – 0,07 (kG.s2/m4 ) đối với xe tải, chọn k = 0,055 B’ :chiều rộng của xe, B = 2,19 m H : chiều cao của xe, H = 2,39 m F – diện tích cản chính, F =0,8.B’.H = 4,187 m2 Giá trị Pw ở từng tốc độ được thể hiện trong bảng V1 số 1 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 Pw1 0,145 0,218 0,413 0,67 0,875 1,108 1,656 2,136 2,875 V2 số 2 4,79 5,89 8,11 10,32 11,79 13,26 16,21 18,42 21,37 Pw2 0,406 0,615 1,165 1,887 2,462 3,115 4,655 6,01 8,09 V3 số 3 9,04 11,12 15,29 19,47 22,25 25,03 30,59 34,76 40,32 Pw3 1,448 2,19 4,141 6,715 8,77 11,098 16,576 21,403 28,798 V4 số 4 15,36 18,91 26 33,09 37,82 42,55 52 59,09 68,55 Pw4 4,179 6,334 11,975 19,396 25,338 32,072 47,899 61,852 83,241 V5 số 5 21,28 26,19 36,01 45,83 52,38 58,93 72,03 81,85 94,94 Pw5 8,022 12,15 22,97 37,207 48,602 61,517 91,907 118,675 159,669 Vlùi 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 Pwlùi 0,145 0,23 0,43 0,69 0,91 1,15 1,72 2,21 2,98 *Tính giá trị Trong đó: là lực cản tổng cộng Xét trường hợp xe chuyển động trên đường bằng nên: Pi = 0 è Bảng giá trị V1 số 1 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 Pf1 + Pw1 101,85 101,92 102,11 102,37 102,58 102,81 103,36 103,84 104,58 V2 số 2 4,79 5,89 8,11 10,32 11,79 13,26 16,21 18,42 21,37 Pf2 + Pw2 102,11 102,32 102,87 103,59 104,16 104,82 106,36 107,71 109,79 V3 số 3 9,04 11,12 15,29 19,47 22,25 25,03 30,59 34,76 40,32 Pf3 + Pw3 103,15 103,89 105,84 108,42 110,47 112,8 125,06 129,88 137,28 V4 số 4 15,36 18,91 26 33,09 37,82 42,55 52 59,09 68,55 Pf4 + Pw4 105,88 108,03 120,46 127,88 133,82 140,55 163,16 183,89 212,06 V5 số 5 21,28 26,19 36,01 45,83 52,38 58,93 72,03 81,85 94,94 Pf5 + Pw5 109,72 120,63 131,45 152,47 163,86 183,56 220,73 254,28 308,83 Vlùi 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 Pflui + Pwlui 101,85 101,93 102,13 102,39 102,61 102,85 103,42 103,91 104,68 Xây dựng đồ thị quan hệ giữa lực kéo và lực cản tổng thể ( cân bằng lực kéo ) 6/ Xây dựng đồ thị cân bằng công suất Nk (kW) Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động Trong đó: Nk – công suất kéo ở bánh xe chủ động Ne – công suất ở động cơ Nr – công suất tiêu hao cho tổn thất cơ khí trong hệ thống truyền lực - hiệu suất hệ thống truyền lực Nf – công suất tiêu hao cho lực cản lăn (đường bằng a = 0, cosa = 1) Ni – công suất tiêu hao cho lực cản dốc (đường bằng a = 0, sina = 0) Nw – công suất tiêu hao cho lực cản không khí Nj – công suất tiêu hao cho lực cản quán tính khi tăng tốc Nm – công suất tiêu hao cho lực cản rơ-móc (Nm = 0) Công suất để khắc phục lực cản tổng cộng (Xe chuyển động trên đường bằng nên Ny = Nf ) Xét ô tô chuyển động trên đường bằng ta xác định các thành phần Nk , Nf , Nw , Ne Lập bảng giá trị của Nk (kW)ứng với từng cấp số VI 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 PkI 2169,43 2264,2 2418,74 2522,98 2564,54 2584,95 2560,16 2483,62 2305,02 NkI 6,205 7,947 11,683 15,516 18,029 20,447 24,757 27,27 29,366 NeI 7,3 9,349 13,745 18,254 21,211 24,055 29,126 32,082 34,548 VII 4,79 5,89 8,11 10,32 11,79 13,26 16,21 18,42 21,37 PkII 1293,59 1350,1 1442,25 1504,41 1529,19 1541,36 1526,58 1480,94 1374,44 NkII 6,196 7,952 11,697 15,526 18,029 20,438 24,746 27,279 29,372 NeII 7,289 9,355 13,761 18,266 21,211 24,045 29,113 32,093 34,555 VIII 9,04 11,12 15,29 19,47 22,25 25,03 30,59 34,76 40,32 PkIII 685,51 715,45 764,29 797,23 810,36 816,8 808,97 784,79 728,35 NkIII 6,197 7,956 11,686 15,522 18,031 20,445 24,746 27,279 29,367 NeIII 7,291 9,36 13,748 18,261 21,213 24,053 29,113 32,093 34,549 VIV 15,36 18,91 26 33,09 37,82 42,55 52 59,09 68,55 PkIV 403,24 420,85 449,58 468,96 476,68 480,47 475,87 461,64 428,44 NkIV 6,194 7,958 11,689 15,518 18,028 20,444 24,745 27,278 29,37 NeIV 7,287 9,362 13,752 18,256 21,209 24,052 29,112 32,092 34,553 VV 21,28 26,19 36,01 45,83 52,38 58,93 72,03 81,85 94,94 PkV 291,14 303,86 324,6 338,59 344,16 346,9 343,58 333,3 309,34 NkV 6,195 7,958 11,689 15,518 18,027 20,443 24,748 27,281 29,369 NeV 7,288 9,362 13,752 18,256 21,208 24,051 29,115 32,095 34,552 Vlùi 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 Pk lùi 2169,43 2264,2 2418,74 2522,98 2564,54 2584,95 2560,16 2483,62 2305,02 Nklui 6,205 7,947 11,683 15,516 18,029 20,447 24,757 27,27 29,366 Nelui 7,3 9,349 13,745 18,254 21,211 24,055 29,126 32,082 34,548 Bảng giá trị của Nf , Nw , Nf + Nw ứng với từng cấp số Nf I 0,2909 0,357 0,4912 0,6255 0,715 0,8044 0,9834 1,1167 1,2957 Nw I 0,0004 0,0008 0,002 0,0041 0,0062 0,0088 0,016 0,0235 0,0366 NfI+NwI 0,2914 0,3578 0,493 0,6291 0,7212 0,8128 0,999 1,1405 1,3326 Nf II 0,4871 0,599 0,8248 1,0495 1,199 1,3485 1,6486 1,8733 2,1733 Nw II 0,0019 0,0036 0,0094 0,0195 0,029 0,0413 0,0755 0,1107 0,1729 NfII+NwII 0,4889 0,6026 0,8344 1,0695 1,228 1,3903 1,7245 1,9837 2,3459 Nf III 0,9194 1,1309 1,555 1,9801 2,2628 2,5456 3,3184 3,7708 4,3739 Nw III 0,0131 0,0244 0,0633 0,1307 0,1951 0,2778 0,5071 0,744 1,1611 NfIII+NwIII 0,9321 1,1554 1,6183 2,1107 2,4581 2,8238 3,8251 4,515 5,5351 Nf IV 1,5621 1,9231 2,8205 3,5896 4,1027 4,6158 5,9935 7,2113 8,8306 Nw IV 0,0642 0,1198 0,3114 0,6418 0,9583 1,3647 2,4907 3,6548 5,7062 NfIV+NwIV 1,6262 2,0428 3,1314 4,2318 5,0613 5,9807 8,4847 10,8658 14,5372 Nf V 2,1642 2,8411 3,9064 5,2824 6,0373 7,1918 9,2789 11,0989 14,1613 Nw V 0,1707 0,3182 0,8271 1,7052 2,5458 3,6252 6,6201 9,7135 15,159 NfV+NwV 2,3347 3,1592 4,7331 6,9872 8,5828 10,8172 15,8991 20,8125 29,32 Nf lùi 0,2909 0,357 0,491 0,625 0,715 0,804 0,983 1,117 1,296 Nw lùi 0,0004 0,0008 0,0021 0,0042 0,0064 0,0091 0,0166 0,0243 0,038 Nflui+Nwlui 0,2914 0,3578 0,4931 0,6292 0,7214 0,8131 0,9996 1,1413 1,334 Đồ thị cân bằng công suất 7/ Tính nhân tố động lực học Giá trị của D theo từng cấp số D Số 1 0,32 0,334 0,357 0,372 0,378 0,381 0,377 0,366 0,34 Số 2 0,191 0,199 0,213 0,222 0,225 0,227 0,224 0,218 0,202 Số 3 0,101 0,105 0,112 0,117 0,118 0,119 0,117 0,113 0,103 Số 4 0,059 0,061 0,065 0,066 0,067 0,066 0,063 0,059 0,051 Số 5 0,042 0,043 0,044 0,044 0,044 0,042 0,037 0,032 0,022 Số lùi 0,32 0,334 0,357 0,372 0,378 0,381 0,377 0,366 0,34 Đồ thị nhân tố động lực học 8/ Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học của ô tô khi tải trọng thay đổi Từ : Suy ra: DxGx = DG Hay : Trong đó: Gx – trọng lượng mới của ô tô Dx – nhân tố động lực học ứng với Gx (D = y khi ô tô chuyển động ổn định) Lập bảng giá trị % thay đổi tải trọng của ô tô %G 40% 60% 80% 100% 120% 140% 150% 160% Gx 2712 4068 5424 6780 8136 9492 10170 10848 Gx/G 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,5 1,6 góc a 21,8 30,9 38,7 45 50,2 54,5 56,3 57,9 Đồ thị tia biểu diễn nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi 9/ Xác định gia tốc (m/s2) Trong đó : - hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay của từng tỉ số truyền = 1,05 + 0,05.i2h - hệ số cản tổng cộng của mặt đường = f i ( i là độ dốc của đường ) Xét trong trường hợp xe chuyển động trên đường bằng thì i = 0, khi đó = f Từ công thức trên, ta tính được các giá trị của tương ứng với từng tỉ số truyền thể hiện trên bảng sau ih Số 1 Số 2 Số 3 Số 4 Số 5 Số lùi 5,38 3,208 1,7 1 0,722 5,38 2,5 1,56 1,19 1,1 1,08 2,5 Từ đây xây dựng bảng giá trị của J theo D và của từng cấp số 1 2,5 D1 0,32 0,334 0,357 0,372 0,378 0,381 0,377 0,366 0,34 J1 1,197 1,252 1,342 1,401 1,424 1,436 1,42 1,377 1,275 2 1,56 D2 0,191 0,199 0,213 0,222 0,225 0,227 0,224 0,218 0,202 J2 1,107 1,157 1,245 1,302 1,321 1,333 1,314 1,277 1,176 3 1,19 D3 0,101 0,105 0,112 0,117 0,118 0,119 0,117 0,113 0,103 J3 0,709 0,742 0,8 0,841 0,849 0,857 0,833 0,800 0,717 4 1,1 D4 0,059 0,061 0,065 0,066 0,067 0,066 0,063 0,059 0,051 J4 0,392 0,41 0,437 0,446 0,455 0,446 0,41 0,366 0,285 5 1,08 D5 0,042 0,043 0,044 0,044 0,044 0,042 0,037 0,032 0,022 J5 0,245 0,245 0,254 0,245 0,245 0,218 0,164 0,109 0 lùi 2,5 Dlùi 0,32 0,334 0,357 0,372 0,378 0,381 0,377 0,366 0,34 Jlùi 1,197 1,252 1,342 1,401 1,424 1,436 1,42 1,377 1,275 Đồ thị xác định gia tốc của ôtô 10/ Xác định độ dốc lớn nhất mà ôtô có thể vượt qua Bảng giá trị độ dốc i của ô tô ở từng cấp số Vận tốc V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 Dsố I 0,32 0,334 0,357 0,372 0,378 0,381 0,377 0,366 0,34 iI 0,305 0,319 0,342 0,357 0,363 0,366 0,362 0,351 0,325 Dsố II 0,191 0,199 0,213 0,222 0,225 0,227 0,224 0,218 0,202 iII 0,176 0,184 0,198 0,207 0,21 0,212 0,209 0,203 0,187 Dsố III 0,101 0,105 0,112 0,117 0,118 0,119 0,117 0,113 0,103 iIII 0,086 0,09 0,097 0,102 0,103 0,104 0,101 0,097 0,087 Dsố IV 0,059 0,061 0,065 0,066 0,067 0,066 0,063 0,059 0,051 iIV 0,044 0,046 0,049 0,05 0,051 0,05 0,046 0,041 0,032 Dsố V 0,042 0,043 0,044 0,044 0,044 0,042 0,037 0,032 0,022 iV 0,027 0,027 0,028 0,027 0,027 0,024 0,018 0,012 0 Dsố lùi 0,32 0,334 0,357 0,372 0,378 0,381 0,377 0,366 0,34 ilùi 0,305 0,319 0,342 0,357 0,363 0,366 0,362 0,351 0,325 11/ Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô a/ Xác định thời gian tăng tốc Xây dựng đồ thị gia tốc ngược : Lập bảng giá trị gia tốc ngược V số 1 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 J1 1,197 1,252 1,342 1,401 1,424 1,436 1,42 1,377 1,275 1/j1 0,835 0,799 0,745 0,714 0,702 0,696 0,704 0,726 0,784 V số 2 4,79 5,89 8,11 10,32 11,79 13,26 16,21 18,42 21,37 J2 1,107 1,157 1,245 1,302 1,321 1,333 1,314 1,277 1,176 1/j2 0,903 0,864 0,803 0,768 0,757 0,75 0,761 0,783 0,85 V số 3 9,04 11,12 15,29 19,47 22,25 25,03 30,59 34,76 40,32 J3 0,709 0,742 0,8 0,841 0,849 0,857 0,833 0,8 0,717 1/j3 1,41 1,348 1,25 1,189 1,178 1,167 1,2 1,25 1,395 V số 4 15,36 18,91 26 33,09 37,82 42,55 52 59,09 68,55 J4 0,392 0,41 0,437 0,446 0,455 0,446 0,41 0,366 0,285 1/j4 2,551 2,439 2,288 2,242 2,198 2,242 2,439 2,732 3,509 V số 5 21,28 26,19 36,01 45,83 52,38 58,93 72,03 81,85 94,94 J5 0,245 0,245 0,254 0,245 0,245 0,218 0,164 0,109 0 1/j5 4,082 4,082 3,937 4,082 4,082 4,587 6,098 9,174 ¥ V số lùi 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 jlùi 1,197 1,252 1,342 1,401 1,424 1,436 1,42 1,377 1,275 1/jlùi 0,835 0,799 0,745 0,714 0,702 0,696 0,704 0,726 0,784 Đồ thị gia tốc ngược của từng cấp số *Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô Từ biểu thức: Khoảng thời gian tăng tốc từ v1 à v2 của ô tô là: Tích phân này không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa sự tăng tốc của ô tô j và vận tốc chuyển động của chúng v. nhưng tích phân này có thể giải được bằng đồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc dựa vào độ thị gia tốc của ô tô j =f(v). Để tiến hành xác định thời gian ta cần xây dựng đường cong gia tốc nghịch ở mỗi số truyền khác nhau, nghĩa là xây dựng đồ thị 1/j = f(v). ở đây ta xây dựng đồ thị 1/j = f(v) ở số cao nhất của hộp số. Để tiện lợi cho tính toán lập đồ thị 1/j theo tốc độ V ta chọn tỷ lệ biểu diễn trên trục hoành ta chia ra các khoảng tốc độ 5– 10 m/s; 10 – 15 m/s… Theo đó ta xây dựng được bảng số liệu sau. v(km/h) v(m/s) J 1/J 18 5 0,245 4,082 36 10 0,245 4,082 54 15 0,254 3,937 72 20 0,245 4,082 90 25 0,245 4,,082 108 30 0,218 4,587 126 35 0,164 6,098 144 40 0,109 9,174 162 45 0 ¥ Từ các số liệu ở bảng trên ta xây dựng được đồ thị gia tốc ngược Chúng ta lấy một phần diện tích nào đó tương ứng với khoảng biến thiên vận tốc dv, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong 1/j , trục hoành và hai tung độ tương ứng với sự biến thiên vận tốc dv, sẽ biểu thị thời gian tăng tốc của ôtô. Tổng cộng tất cả các diện tích nhỏ này lại, ta được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô từ vận tốc v1 đến vận tốc v2 và xây dựng được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô t = f(v). hình (b). Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 25m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bằng diện tích (I). Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 20,41 (S). Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 30m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 20,41 (S). và (II)= 21,67. vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 30m/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I) +(II) sẽ là 20,41 + 21,67 = 42,08 (S). Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 25m/s lên vận tốc 35m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III) Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 20,41 (S). (II)= 21,67 (S) và (III) = 26,71 (S) vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 35m/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I)+(II)+(III) sẽ 20,41 +21,67+26,71 = 68,79 (S). Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 40m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III) + diện tích (IV) Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 20,41 (S). (II)=21,67 (S) , (III) = 26,71 (S) và (IV) = 38,18 (S). vậy thời gian để ôtô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 40m/s cần khoảng thời gian bằng diện tích (I)+(II)+(III) +(IV) = 20,41+21,67+26,71+38,18 =106,97 (S). Để thuận lợi cho xây dựng đồ thi thời gian tăng tốc ta xây dựng bảng số liệu sau Ô tô tăng tốc từ vận tốc Thời gian tăng tốc (s) 20 (m/s) – 25 (m/s) 20,41 25 (m/s) – 30 (m/s) 42,08 30 (m/s) – 35 (m/s) 68,79 35 (m/s) – 40 (m/s) 106,97 Đồ thị xác định thời gian tăng tốc ô tô Hình (a): đồ thị gia tốc ngược ở số lớn nhất Hình (b): đồ thị thời gian tăng tốc a b *Lập đồ thị quãng đường tăng tốc Sau khi xác định được mối quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc và tốc độ chuyển động rời, ta có thể xác định quãng đường mà ô tô đi được sau thời gian tăng tốc và gọi là quãng đường tăng tốc.ta có Từ biểu thức ; Ta suy ra : ; Từ quãng đường tăng tốc s trong phạm vi biến đổi của tốc độ từ v1 đến v2 được xác định từ biểu thức sau; ; tích phân này cũng không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó cũng không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc và vận tốc chuyển động của ô tô. vì vậy chúng ta cũng áp dụng phương pháp giải bằng đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô (hình C). Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thời gian dt, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong thời gian tăng tốc, trục tung và hai hoành độ tương ứng với độ biến thiên thời gian dt, sẽ biểu thị quãng đường tăng tốc của ôtô. tổng cộng tát cả các diện tích nhỏ này lại, ta được quãng đường tăng tốc của ôtô từ vận tốc v1 đến v2 và xây dựng được đồ thi quãng đường tăng tốc của ô tô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của chúng (hình d) . Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 25m/s thì ô tô đi được quãng xác định bằng diện tích (I). diện tích (I) = 51,03 (m). Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 25m/s lên vận tốc 30m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (II). diện tích (II) = 156,23 (m). Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 30m/s lên vận tốc 35m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (III). diện tích (III) = 227,18 (m). Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 35m/s lên vận tốc 40m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (IV). diện tích (IV) = 439,425 (m). Để thuận lợi cho xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc ta xây dựng bảng số liệu sau Ô tô tăng tốc từ vận tốc Quãng đường tăng tốc 20m/s lên 25m/s 51,03 (m) 25m/s lên 30m/s 156,23 (m) 30m/s lên 35m/s 227,425 (m) 35m/s lên 40m/s 439,26 (m) Đồ thị xác định quãng đường tăng tốc Hình a: thời gian tăng tốc Hình b: quãng đường tăng tốc b a Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc có kể đến sự giảm tốc độ chuyển động khi sang số Cách tính thứ 2: tính thời gian và quãng đường tăng tốc của từng cấp số Từ đồ thị gia tốc ngược chia khoảng từ Vmin – 0,95Vmax làm k khoảng đều nhau ở Vmax thì j = 0 ở Vmin thì t = 0 Lấy một khoảng diện tích thứ i, ta có: (mm2) Trong đó: jtbi là gia tốc trung bình từ khoảng i đến i+1 (m/s2) DVi là khoảng vận tốc thứ i đến i + 1 DVi = Vi+1 - Vi (km/h) Khoảng thời gian tăng tốc của ôtô Dti (s) Hay : Dti = ti+1 - ti (s) *Tính thời gian tăng tốc toàn bộ của ô tô (s) Lập bảng giá trị DVi và jtbi ở từng cấp số VI 2,86 3,51 4,83 6,15 7,03 7,91 9,67 10,98 12,74 DVI 0,65 1,32 1,32 0,88 0,88 1,76 1,31 1,123 0,637 jtbi I 1,225 1,297 1,372 1,413 1,43 1,428 1,399 1,326 1,275 VII 4,79 5,89 8,11 10,32 11,79 13,26 16,21 18,42 21,37 DVII 1,1 2,22 2,21 1,47 1,47 2,95 2,21 1,882 1,068 jtbi II 1,132 1,201 1,274 1,312 1,327 1,324 1,296 1,227 1,176 VIII 9,04 11,12 15,29 19,47 22,25 25,03 30,59 34,76 40,32 DVIII 2,08 4,17 4,18 2,78 2,78 5,56 4,17 3,544 2,016 jtbi III 0,726 0,771 0,821 0,845 0,853 0,845 0,817 0,759 0,717 VIV 15,36 18,91 26 33,09 37,82 42,55 52 59,09 68,55 DVIV 3,55 7,09 7,09 4,73 4,73 9,45 7,09 6,033 3,427 jtbi IV 0,401 0,424 0,442 0,451 0,451 0,428 0,388 0,326 0,285 VV 21,28 26,19 36,01 45,83 52,38 58,93 72,03 81,85 94,94 DVV 4,91 9,82 9,82 6,55 6,55 13,1 9,82 8,343 4,747 jtbi V 0,245 0,25 0,25 0,245 0,232 0,191 0,137 0,055 0 Bảng giá trị thời gian tăng tốc của ô tô ở từng cấp số Vận tốc (km/h) Thông số V1 đến v2 V2 đến v3 V3 đến v4 V4 đến v5 V5 đến v6 V6 đến v7 V7 đến v8 V8 đến 0,95vmax 0,95V đến vmax DFI 0,53 1,018 0,962 0,623 0,615 1,232 0,937 0,847 0,499 DtI 0,147 0,283 0,267 0,173 0,171 0,342 0,26 0,235 0,139 tI 0 0,147 0,43 0,697 0,87 1,041 1,383 1,643 1,878 DFII 0,971 1,849 1,735 1,12 1,108 2,227 1,706 1,534 0,908 DtII 0,27 0,513 0,482 0,311 0,308 0,619 0,474 0,426 0,252 tII 0 0,27 0,783 1,265 1,576 1,884 2,503 2,977 3,403 DFIII 2,864 5,408 5,091 3,289 3,258 6,577 5,104 4,671 2,812 DtIII 0,796 1,502 1,414 0,914 0,905 1,828 1,418 1,297 0,781 tIII 0 0,796 2,298 3,712 4,626 5,531 7,359 8,777 10,074 DFIV 8,854 16,718 16,038 10,486 10,486 22,075 18,271 18,503 12,025 DtIV 2,459 4,645 4,456 2,913 2,913 6,133 5,076 5,141 3,34 tIV 0 2,459 7,104 11,56 14,473 17,386 23,519 28,595 33,736 DFV 20,043 39,28 39,28 26,737 28,231 68,592 71,676 151,692 ¥ DtV 5,567 10,911 10,911 7,426 7,842 19,052 19,911 42,136 ¥ tV 0 5,567 16,478 27,389 34,815 42,657 61,709 81,62 123,756 Suy ra, tổng thời gian tăng tốc t ở từng cấp số Cấp số (s) Số I 2,017 Số II 3,655 Số III 10,855 Số IV 37,076 Số V 123,756 Đồ thị thời gian tăng tốc của từng cấp số ( bỏ qua thời gian chuyển số của ô tô) *Tính quãng đường tăng tốc của ô tô Dùng phương pháp tính tích phân gần đúng, chia vận tốc từ Vmin – 0,95Vmax thành k khoảng, ta có (m) Trong đó: DSi là quãng đường tăng tốc được trong khoản thời gian Dti Vtbi là giá trị trung bình của vận tốc tại thời điểm thứ i (m/s) Hay : DSi = Si+1 - Si (m) Tổng quảng đường tăng tốc: (m) Lập bảng giá trị quãng đường tăng tốc của ô tô ở từng cấp số Vận tốc (km/h) Thông số V1 đến v2 V2 đến v3 V3 đến v4 V4 đến v5 V5 đến v6 V6 đến v7 V7 đến v8 V8 đến 0,95vmax 0,95V đến vmax Vtbi I 3,185 4,17 5,49 6,59 7,47 8,79 10,325 11,542 12,422 DSI 0,468 1,18 1,466 1,14 1,277 3,006 2,685 2,712 1,727 SI 0 0,468 1,648 3,114 4,254 5,531 8,537 11,222 13,934 Vtbi II 5,34 7,00 9,215 11,055 12,525 14,735 17,315 19,361 20,836 DSII 1,442 3,591 4,442 3,438 3,858 9,121 8,207 8,248 5,251 SII 0 1,442 5,033 9,475 12,913 16,771 25,892 34,099 42,347 Vtbi III 10,08 13,205 17,38 20,86 23,64 27,81 32,675 36,532 39,312 DSIII 8,024 19,834 24,575 19,066 21,394 50,837 46,333 47,382 30,703 SIII 0 8,024 27,858 52,433 71,499 92,893 143,73 190,063 237,445 Vtbi IV 17,135 22,455 29,545 35,455 40,185 47,275 55,545 62,107 66,837 DSIV 42,135 104,303 131,653 103,28 117,059 289,938 281,946 319,292 223,236 SIV 0 42,135 146,438 278,091 381,371 498,43 788,368 1070,314 1389,606 Vtbi V 23,735 31,1 40,92 49,105 55,655 65,48 76,94 86,022 92,567 DSV 132,133 339,332 446,478 364,654 436,447 1247,525 1531,952 3624,623 ¥ SV 0 132,133 471,465 917,943 1282,597 1719,044 2966,569 4498,521 8123,144 Suy ra, tổng quãng đường tăng tốc S ở từng cấp số Cấp số (m) Số I 15,661 Số II 47,598 Số III 268,148 Số IV 1612,842 Số V 8123,144 Đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô ( bỏ qua sự mất mát của vận tốc khi chuyển số) Tổng quát Qua các đồ thị Pk , D, J ta xác định được các thông số sau: Vận tốc chuyển động lớn nhất của ô tô khi đầy tải Cấp số 1 : vmaxI = 12,74 (km/h) Cấp số 2 : vmaxI = 21,37 (km/h) Cấp số 3 : vmaxI = 40,32 (km/h) Cấp số 4 : vmaxI = 68,55 (km/h) Cấp số 5 : vmaxI = 94,94 (km/h) Cấp số lùi : vmax lùi = 12,74 (km/h) ( Vận tốc cực đại ở các cấp số tương ứng ở ne = 2900 v/ph) Độ dốc lớn nhất ô tô có thể vượt qua khi đầy tải Dmax số 1 0,381 imax1 0,366 Dmax số 2 0,227 imax2 0,212 Dmax số 3 0,119 imax3 0,104 Dmax số 4 0,067 imax4 0,051 Dmax số 5 0,044 imax5 0,027 Dmax số lùi 0,381 imax lùi 0,366 E. Kết luận, đề xuất 1. Kết luận: Qua việc nghiên cứa làm bài tập lớn lí thuyết ô tô thì ta rút ra ý nghĩa trong qua trình tính toán như sau: - Xác định sơ bộ các thông số kết cấu của ô tô - Xác định được chế độ hợp lí nhất của ô tô -Xác định khả năng tăng tốc của ô tô -Xác định tính năng động lực học ô tô ở các chế độ khác nhau -Xác định tốc độ ô tô ở từng tay số khác nhau -Xác định được thời gian quãng đường tăng tốc của ô tô 2. Đề xuất: Do việc nghiên cứu tính chất động lực học của xe này chỉ trên phương diện lý thuyết. Vì vậy cần phải được kiểm nghiệm bằng phương pháp thực nghiệm. Tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện tính năng động lực học các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, mở rộng phương án nghiên cứu đến các ảnh hưởng khác. Tiếp tục nghiên cứu chính xác hơn nữa để việc sử dụng vận hành đảm bảo được tốt hơn Tiếp tục nghiên cứu tính năng động lực học ô tô sử dụng hộp số tự động F. Tài liệu tham khảo 1. Bài giảng: LÝ THUYẾT Ô TÔ – TS. LÊ BÁ KHANG – Trường Đại Học Nha Trang 2. Lý thuyết ô tô máy kéo của Nguyễn Hữu Cẩn, NXB KH&KT 1996 3. 4.