MỤC LỤC

MỤC LỤC………………………………………………………………………..............….1

LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………….............…2

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ……………………………………............3

1.1. Xác định các kích thước cơ bản của xe. ……………………………………...........3

1.2. Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn:…………………….......……...3

1.1.1. Thông số chọn và thông số tính chọn…………………………………….............3

1.3. Trọng lượng và phân bố trọng lượng………………………………………..............5

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ………………………………………..........5

2.1. Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài………....……...5

2.1.1. Xác định công suất cực đại………………………………………………..............5

2.1.2. Xây dựng đường đặc tính ngoài…………………………………………..............6

2.2.1. Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính……………………………….............8

2.2.2. Xác định tỉ số truyền các tay số của hộp số……………………..……….........…8

2.3. Tính toán và xây dựng đồ thị………………………………………………........…..10

2.3.1. Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo………………......10

2.3.2. Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ô tô…..;13

2.3.3. Đồ thị nhân tố động học…………………………………………………..........…;14

2.3.4. Xác định gia tốc, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc……………...…..;16

2.3.5. Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc:………………….....…;.22

KẾT LUẬN………………………………………………………………………......…;….23

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………..;...23

LỜI NÓI ĐẦU

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 đảm 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 ôtô 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 ôtô cụ thể. Qua đó, biết được một số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính năng cũng như khả năng làm việc vủa ôtô khi 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.

Sau đây là phần thuyết minh của em về nội dung đồ án môn học này. Nội dung đồ án gồm 2 chương:

Chương 1 : Thiết kế tuyến hình ô tô

Chương 2 : Tính toán sức kéo ô tô

Nội dung đồ án được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy : Ths…………..…. Bộ môn cơ khí ôtô – Đại học Giao Thông Vận Tải Phân hiệu tại TP. Hồ Chí Minh. Mặc dù được thầy cô bộ môn hướng dẫn rất kỹ càng nhưng cũng do đây là lần đầu làm nên em không tránh khỏi sai xót trong bài làm của mình. Mong thầy có thể bỏ qua những sai xót đó và nhắc nhở cho em khi vấn đáp để em có thể sửa chữa.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                                        TP.HCM, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                     Sinh viên thực hiện

                                                                                                                  ………..…….

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ

1.1. Xác định các kích thước cơ bản của xe.

- Ba hình chiếu của xe Ford Ranger Wildtrak 3.2L 4x4AT : Như hình dưới.

- Các kích thước cơ bản: Thể hiện như bảng 1.1.

1.2. Các thông số thiết kế, thông số chọn và tính chọn:

1.1.1. Thông số chọn và thông số tính chọn

Thông số chọn và thông số tính chọn thể hiện như bảng dưới.

1.2.1. Động cơ xe RANGER WILDTRAK 3.2l 4x4 AT 2018

a) Thông số theo thiết kế phác thảo:

- Loại động cơ: Turbo Diesel 3.2L i5 TDCi

-  Dung tích công tác:          V_c =  3198 (cc)

- Công suất tối đa:              P_max = 200 (hp) = 147 (kW)

- n_N = 3000 ( vòng/phút)

- Mômen xoắn tối đa:          Me_max = 470 (N.m)

- Hệ thống lái: trợ lực lái điện / EPAS

- Hệ thống treo:

+ Hệ thống treo sau: Loại nhíp với ống giảm chấn.

+ Hệ thống treo trước: Hệ thống treo độc lập, tay đòn kép, lò xo trụ và ống giảm chấn.

- Phanh và hộp số:

+ Hộp số: số tự động 6 cấp.

+ Hệ thống truyền lực: Hai cầu chủ động / 4x4, động cơ đặt trước.

+ Ly hợp: Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực với lò xo đĩa.

b) Thông số chọn:

- Trọng lượng toàn bộ xe tiêu chuẩn:      3250  kg

- Trọng lượng không tải xe tiêu chuẩn:    2215 kg

- Khối lượng hàng chuyên chở:               660 kg

- Trọng lượng hành khách:                     55 kg/ người

- Dung tích thùng nhiên liệu:                   80 (lít)

- Hệ số cản mặt đường tương ứng [1]:

Với : Vmax= 260 km/h= 72,22 m/s > 22m/s

=> F=0,78.B_o.H= 0,78.1,860.1,848=2,681 m²

1.3. Trọng lượng và phân bố trọng lượng

1.3.1 Trọng lượng xe

Trọng lượng không tải xe tiêu chuẩn: G₀= 2215(kg)= 22150N

G= G₀ + n(G_hk + G_hl) + G_e

=> Thay số lần lượt được: G = 32500N

1.3.2 Phân bố tải trọng ra các cầu

+ Tải trọng phân bố lên cầu sau: Z­₂= 0,4G= 0,4.32500= 13000 (N)

+ Tải trọng phân bố lên cầu trước: Z₁= 0,6G= 0,6.32500= 19500 (N)

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ

2.1. Tính toán thông số động cơ và xây dựng đường đặc tính ngoài

2.1.1. Xác định công suất cực đại

η_tl= 0,9: Hiệu suất cơ khí của hệ thống truyền lực

K= 0,3: hệ số cản không khí

F= 2,633 m²: là diện tích cản chính diện.

=> N_ev = 511778,6 (W)

Đối với động cơ diesel: a = 0,5 ;   b = 1,5 ;  c = 1 thay vào ta được:

=> N_evmax = 511,7786 (kW)

2.1.2. Xây dựng đường đặc tính ngoài

+ Lập bảng:        

- Các thông số N_e, M_e, n_N đã có công thức tính

- Cho  với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….;

- Sau khi tính toán và xử lý số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngoài với công suất Ne (kW) và moment động cơ (N.m): Như hình dưới.

* Nhận xét :

Trị số M_{e max} xác định theo công thức Laydecman như sau :

- Đạo hàm biểu thức và giải phương trình trên theo góc quay.

=> M_emax = 1731,7 (N.m)

2.2. Tính toán thông số hệ thống truyền lực

2.2.1. Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính

- r_bx= 368,22mm= 0,36822m

- i_c: Tỉ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số, chọn : i_c= 1

=> _i0 = 1,606

2.2.2. Xác định tỉ số truyền các tay số của hộp số:

2.2.2.1. Xác định tỉ số truyền của tay số I:

- Xác định tỉ số truyền của tay số 1: được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục được sức cản chuyển động lớn nhất từ mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động.

Sử dụng phương trình cân bằng lực kéo khi ô tô chuyển động ổn định ở tay số 1

P_w=0; P_j=0

Thay số lần lượt được: i_h1 = 3,82

Từ (1) và (2) → 2,15 ≤ i_h1 ≤ 3,82

Vậy ta chọn i_h1 = 2,5

2.2.2.2. Xác định tỉ số truyền của các số trung gian:

- Xác định tỉ số truyền của các tay số trung gian, ta tính toán theo cấp số nhân.

n : là số cấp số (n=6)

i_h1 : là tỉ số truyền của tay số thứ 1

i_hn : là tỉ số truyền của tay số cuối cùng

=> Thay số lần lượt được: q = 1,2 

So sánh với điều kiện (2) => chọn i_L= 3

Vậy: Tỉ số truyền tương ứng với từng cấp số: Thể hiện như bảng dưới.

2.3. Tính toán và xây dựng đồ thị

2.3.1. Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo.

2.3.1.1. Phương trình cân bằng lực kéo:

Phương trình cân bằng lực kéo:

P_k = P_f +P_i + P_w + P_j + P_m

Trong đó:

- P_k: Lực kéo tiếp truyền của bánh xe chủ động

- P_f : Lực cản lăn             P_f = G.f.cos   

- P_i : Lực cản lên dốc       P_i = G.sin

- P_w : Lực cản không khí  P_w = K.F.v²         

2.3.1.2. Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô:

- Dựng đồ thị lực kéo

Lập bảng tính theo công thức (1) và (2) theo từng tay số truyền:

Giá trị lực kéo ứng với từng tay số thể hiện như bảng.

Ta có thể nhận thấy mức dữ trữ lực kéo của ô tô ở các tay số khác nhau (sử dụng khi tăng tốc hoặc vượt dốc)

Việc sử dụng lực kéo của ô tô còn bị giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt đường. Vì vậy để đánh giá khả năng bị trượt quay của bánh xe ta dựng thêm đồ thị lực bám: P_(fi) = f(v)

P_φ = G_φ.m_k.φ = 32500.1.0,8= 26000 (N)

Ta lập được bảng và vẽ đồ thị cân bằng lực kéo.

* Nhận xét:

+ Trục tung biểu diễn P_k, P_c, P_φ. Trục hoành biểu diễn v (m/s).

+ Dạng đồ thị lực kéo của ôtô P_ki = f(v) tương tự dạng đường cong M_e = f(n_e) của đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.

+ Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo P_ki và đường cong tổng lực cản là lực kéo dư (P_kd) dùng để tăng tốc hoặc leo dốc.

+ Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường.

2.3.2. Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ô tô.

2.3.2.1. Phương trình cân bằng công suất.

- Phương trình cân bằng:

N_k = N_f + N_w + N_i + N_j

N_k = N_e.η_tl = 0.9N_e

- Công suất tiêu hao do lực cản của đường [3]:

N_φ = N_f + N_i = Gfv.cos  + Gv.sin 

2.3.2.2. Đồ thị cân bằng công suất

- Dựng đồ thị công suât kéo [3]:

N_k = N_e.η_tl

Công suất của ô tô thể hiện như bảng.

2.3.4. Xác định gia tốc, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc

2.3.4.1. Khả năng gia tốc của ô tô

Xét ô tô chuyển động trên đường bằng i=0

Với: δj  : là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay :

δj = 1+0,05.(1+i_hi²) 

Ta có bảng giá trị như bảng.

Từ kết quả tính ta xây dựng đồ thị j = f(v): Thể hiện như hình dưới.

* Nhận xét:

+ Gia tốc cực đại của ô tô ở tay số 1 và giảm dần tới tay số cuối cùng.

+ Tốc độ nhỏ nhất của ô tô V_min = 2,88 (m/s) tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ nhất của động cơ là n_min = 300 (vòng/ phút).

+ Trong khoảng ô tô bắt đầu chuyển động từ 0 đến V_min thì khi đó ly hợp trượt và bướm ga mở dần

+ Ở tốc độ V_max = 71,99 (m/s) thì j_v = 0 lúc đó thì xe không còn khả năng tăng tốc.

2.3.4.2. Thời gian tăng tốc.

- Từ biểu thức:

- Lập bảng tính giá trị 1/j theo v:

* Chú ý:

Vì khi đạt vận tốc cực đại của xe thì j = 0 →  = . Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95v_max = 247 (km/h) = 68,6 m/s.

Ta có đồ thị: Thẻ hiện như hình dưới.

2.3.4.3. Cách tính thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc:

Dựa vào hình dáng của ồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang số cao tại v_max của từng tay số.

Trong thực tế, đối với hệ thống truyền lực của ô tô với hộp số có cấp, thời gian chuyển từ số thấp lên số cao xảy ra hiện tượng giảm vận tốc của ô tô một khoảng Δv :

- t_ss  : thời gian sang số, chọn ứng với từng lần chuyển số. t_ss = 1  4 (s) đối với động cơ diêzl; chọn t_ss =1s.

- f : hệ số cản lăn của đường .

- g : gia tốc trọng trường (g = 10 [m/s²])

δ_j = 1 + 0,05.[1 + ( )².(i_p)²]

Từ công thức trên ta có bảng.

2.3.5.­_­ Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc:

Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc thể hiện như hình dưới.

KẾT LUẬN

Qua bài Đồ án này giúp sinh viên chúng em nắm được phương pháp Thiết kế tính toán ô tô mới như: chọn công suất động cơ, xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ, xác định tỉ số truyền của động cơ,… giúp em hiểu biết về xe mình nghiên cứu nhiều hơn.

 Nhưng trong việc tính toán động lực học kéo của ôtô Ford này chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết do tính tương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán nên không chính xác được so với thực tế.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. PGS.TS. Cao Trọng Hiền, TS. Đào Mạnh Hùng – Lý thuyết ô tô – NXB Giao thông Vận tải.

[2]. Http://hathanhford.com.vn

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"