NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LÝ THUYẾT Ô TÔ

1. Tên đề tài:

Tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe MAZ504A

2. Bảng thông số:

Thống kê các thông số cơ bản của ô tô MAZ504A thể hiện như bảng 1.

- Khối lượng không tải (G₀): 6400 (kg).

- Khối lượng toàn tải (Ga): 14375 (kg).

- Công suất   N_emax: 180 Mã lực

......

- Kí hiệu lốp: 11-20

- Loại động cơ: Diesel

- Công thức bánh xe: 4x2

MỤC LỤC

MỤC LỤC....................................................................................................................................3

LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................................4

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN...............................................................................................5

1.1. Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong.......................................................................5

1.2. Đồ thị cân bằng lực kéo........................................................................................................5

1.3. Đồ thị nhân tố động lực học..................................................................................................5

1.4. Đồ thị cân bằng công suất....................................................................................................5

1.5. Đồ thị gia tốc........................................................................................................................ 5

1.6. Đồ thị gia tốc ngược của ô tô...............................................................................................5

1.7. Đồ thị xác định thời gian tăng tốc của ô tô...........................................................................5

1.8. Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc ô tô.....................................................................6

1.9. Đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô..................................................................................6

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC..............................................................................8

1. Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong.........................................................................8

1.1. Khái niệm.............................................................................................................................8

1.2. Công thức tính.....................................................................................................................8

1.3. Ứng dụng của đồ thị...........................................................................................................10

2. Đồ thị cân bằng lực kéo.........................................................................................................10

2.1. Khái niệm............................................................................................................................10

2.3. Bảng thông số tính toán và đồ thị.......................................................................................12

2.4. Ứng dụng đồ thị..................................................................................................................14

3. Đồ thị cân bằng công suất.....................................................................................................14

3.1. Khái niệm............................................................................................................................14

3.2. Công thức tính....................................................................................................................14

3.3. Bảng số liệu tính toán và đồ thị..........................................................................................14

3.4. Ứng dụng của đồ thị...........................................................................................................16

4. Đồ thị nhân tố động lực học..................................................................................................16

4.1. Khái niệm...........................................................................................................................16

4.2. Công thức tính...................................................................................................................17

4.3. Bảng số liệu tính toán và vẽ đồ thị.....................................................................................17

4.4. Ứng dụng đồ thị.................................................................................................................19

5. Đồ thị gia tốc.........................................................................................................................19

5.1. Khái niệm...........................................................................................................................19

5.2. Công thức tính...................................................................................................................19

5.3. Bảng số liệu và đồ thị.........................................................................................................20

5.4. Ứng dụng đồ thị..................................................................................................................22

6. Đồ thị gia tốc ngược..............................................................................................................22

6.1. Khái niệm............................................................................................................................22

6.2. Công thức tính....................................................................................................................22

6.3. Bảng giá trị sau tính toán và đồ thị.....................................................................................23

6.4. Ứng dụng đồ thị.................................................................................................................24

7. Đồ thị xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô................................................24

7.1. Đồ thị xác định thời gian tăng tốc......................................................................................24

7.1.1 Khái niệm.........................................................................................................................24

7.1.2. Công thức tính................................................................................................................24

7.1.3. Bảng kết quả sau tính toán và đồ thị..............................................................................25

7.1.4. Ứng dụng đồ thị..............................................................................................................26

7.2. Đồ thị xác định quãng đường tăng tốc của ô tô................................................................26

7.2.1. Khái niệm........................................................................................................................26

7.2.2. Công thức tính................................................................................................................26

7.2.3. Bảng thông số sau tính toán và đồ thị............................................................................27

7.2.4. Ứng dụng đồ thị.............................................................................................................27

7.3. Đồ thị quãng đường và thời gian tăng tốc của ôtô............................................................27

7.3.1. Bảng số liệu...................................................................................................................25

7.3.2. Ứng dụng đồ thị.............................................................................................................26

KẾT LUẬN...............................................................................................................................27

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................28

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại đất nước đang trên còn đường phát triển Công nghiệp - Hiện đại hóa, từng bước phát triển đất nước. 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 chương phát triển một số ngành mũi nhọn, trong đó đòi hỏi đất nước cần có đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật, kỹ sư có trình độ, tay nghề cao.

   Nắm bắt được điều đó trường Đại học Công Nghệ GTVT đã không ngừng phát triển nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, kỹ sư 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 rất nhiều đồ án, trong đó có học phần “Đồ án lý thuyết ô tô” đề tài “Tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe MAZ504A”. Đây là một điều kiện rất tốt cho chúng em xâu chuỗi lại những kiến thức mà chúng em đã được học học tại trường, bước đầu tiếp xúc làm quen với công việc 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 thầy giáo bộ môn. Tuy vậy nhưng không thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót trong quá trình thực hiện tính toán trong đồ án.

Để hoàn thành tốt, khắc phục những hạn chế và thiếu sót chúng em đã nhận được sự góp ý kiến, sự giúp đỡ tận tình của Thầy: TS...................... và các bạn để sau này khi ra trường bắt tay vào công việc, quá trình công tác của chúng em được thành công một cách tốt nhất.

Em xin chân thành cảm ơn !

                                                                                                                                            Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                                          Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                           ………………….

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN

Đối tượng nghiên cứu :

      Tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe MAZ504A

Phạm vi nghiên cứu :

1.1. Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong

+ Khái niệm

+ Tính toán

+ Vẽ đồ thị

+ Nêu ứng dụng của đồ thị

1.2. Đồ thị cân bằng lực kéo

+ Khái niệm

+ Tính toán

+ Vẽ đồ thị

+ Nêu ứng dụng của đồ thị

1.3. Đồ thị nhân tố động lực học

+ Khái niệm

+ Tính toán

+ Vẽ đồ thị

+ Nêu ứng dụng của đồ thị

1.4. Đồ thị cân bằng công suất

+ Khái niệm

+ Tính toán

+ Vẽ đồ thị

+ Nêu ứng dụng của đồ thị

1.5. Đồ thị gia tốc

+ Khái niệm

+ Tính toán

+ Vẽ đồ thị

+ Nêu ứng dụng của đồ thị

1.6. Đồ thị gia tốc ngược của ô tô

+ Khái niệm

+ Tính toán

+ Vẽ đồ thị

+ Nêu ứng dụng của đồ thị

1.7. Đồ thị xác định thời gian tăng tốc của ô tô

+ Khái niệm

+ Tính toán

+ Vẽ đồ thị

+ Nêu ứng dụng của đồ thị

1.8. Đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc ô tô

+ Khái niệm

+ Tính toán

+ Vẽ đồ thị

+ Nêu ứng dụng của đồ thị

1.9. Đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô

+ Khái niệm

+ Tính toán

+ Vẽ đồ thị

+ Nêu ứng dụng của đồ thị

Mục tiêu nghiên cứu: Nhằm hiểu biết, tìm hiểu một cách khoa học về thông số kỹ thuật ô tô để từ đó vận dụng vào tính toán đồ án học phần lý thuyết ô tô, trong bảo dưỡng, khai thác, chẩn đoán kĩ thuật để nâng cao hiệu quả động lực học của ô tô.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC

1. Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong

1.1. Khái niệm

Đường đặc tính ngoài của động cơ là những đường biểu thị mối quan hệ giữa công suất có ích (Ne), mô men xoắn có ích (Me), tiêu hao nhiên liệu trọng một giờ ( ), công suất tiêu hao nhiên liệu riêng ( ) theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ ( , khi bướm ga ( đối với động cơ xăng) mở hoàn toàn hoặc thanh răng ( đối với động cơ điezel) của bơm ga cao áp ở vị trí cung cấp nhiên liệu lớn nhất.

1.2. Công thức tính

Ta có: v_max = 85 (km/h) = 23,61 (m/s)

Có các giá trị Ne và ne có thể tính được các giá trị mômen xoắn Me của động cơ theo công thức:

M_e = 10⁴.N_e/10,047.n_e

Trong đó :

Me : mô men xoắn của động cơ

Trong đó :

Me : mô men xoắn của động cơ

v = 2π.n_e.r_b/60it (m/s)

Trong đó :

v : vận tốc (m/s)

r_b : bán kính làm việc trung bình của bánh xe  (m)

r_b=  λ.r₀

r₀: bán kính thiết kế của bánh xe

λ : hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, được cộn phụ thuộc vào loại lốp:

Lốp áp suất thấp : λ = 0.930 ÷ 0,935

Lốp áp suất cao:   λ = 0,945 ÷ 0,950

Chọn lốp áp suất cao :  λ = 0,945

r₀ =  (B +d/2). 25,4 = (11 + 20/2).25,4 = 533,4 (mm)

=> r_b =rk = λ. r₀ =0,945 . 533,4 =504,063 (mm) = 0,504063 (m)

i_t  : tỉ số truyền lực của hệ thống truyền lực

=> i_t  = i₀ . i_hn . i_pc

Trong đó :

i₀ :  tỉ số truyền lực chính

i_hn : tỉ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất

i_pc : tỉ số truyền ở hộp của hộp số phụ hay hộp số phân phối ở số cao

2. Đồ thị cân bằng lực kéo

2.1. Khái niệm

Phương trình cân bằng lực kéo:

P_k =P_f  ± P_i  ± P_j + P_ω

Trong đó:

P_k : lực kéo tiếp tuyến phát ra ở bánh xe chủ động

P_f  : lực cản lăn                   

P_i  : lực cản dốc

P_j  : lực cản quán tính

2.3. Bảng thông số tính toán và đồ thị

- Phương trình cân bằng lực cản P_c.

P_c= P_f + P_w

- Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và không có gió

P_c = fG + KFv²

Mà :

F = BxH

Với:

B : chiều rộng ô tô

H : chiều cao ô tô

F=2,5.2,56 = 6,4 (m²)

- Tổng lực kéo của ôtô phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:

Pφ = Z _. φ

Trong đó:       

Z :  phản lực thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên cầu chủ động (Z = G_φ : trọng lượng bám)

Phân bố trọng lượng: xe đầu kéo thì tải trọng tác dụng lên cầu trước (G­₂) chiếm từ  65% ÷ 75%.

Chọn G₁ = 70%Ga = 70% . 14375 = 10062,5 (kG)= 98713,125 (N)

φ : hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,42)

Suy ra :  Pφ = Z _. φ = 98713,125 . 0,42 = 41459,51 (N)

* Dựng đồ thị P_k =f(v) và P =f(v):

Nhận xét:

+ Trục tung biểu diễn P_k , P_f , P_w .

+ 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:

2.4. Ứng dụng đồ thị

- Sử dụng đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô có thể xác định được các chỉ tiêu động lực học của ô tô khi chuyển động ổn định.

- Xác định v_max

- Vượt độ dốc

- Xác định lực cản (hay hệ số cản lăn ứng với vận tốc chuyển động của ô tô ứng với mỗi vận tốc của ô tô ta có một hệ số cản lăn khác nhau).

3. Đồ thị cân bằng công suất

3.1. Khái niệm

Ta có thể biểu diễn các giá trị đã tính toán được của phương trình cân bằng công suất của ô tô trên đồ thị có tọa độ N-v

3.2. Công thức tính

- Phương trình cân bằng công suất tại bánh xe chủ động:

N_k = N_f + N_i + N_j + N_W     

- Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định theo công thức:

N_ki = N_e.h_tl

3.4. Ứng dụng của đồ thị

Xác định nhân tố động lực học của ô tô

- Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô v_max giá trị này có đước khi ô tô chuyển động ở số truyền cao nhất của hộp số và động cơ làm việc ở chế độ toàn tải.

- Trị số D phụ thuộc vào các thông số kết cấu của ô tô mà ở đồ thị lức kéo không biểu thị được để xác định cho mỗi ô tô cụ thể.

- Dùng đồ thị để giải các bài toán về động lức học của ô tô

4. Đồ thị nhân tố động lực học

4.1. Khái niệm

Nhân tố động lực học của ô tô là tỷ số giữa lực kéo tiếp tuyến P_k trừ đi lực cản không khí P_w và chia cho trọng lượng toàn bộ của ô tô G , tỷ số này ký hiệu là D.

4.3. Bảng số liệu tính toán và vẽ đồ thị

- Đồ thị tia nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

- Những đường đặc tính động lực học của ô tô lập ra ở góc phần tư bên phải của đồ thị tương ứng với trường hợp ô tô có tải trọng đầy, còn góc phần tư bên trái của đồ thị, ta vạch từ gốc toạ độ nhưng tia làm với trục hoành các góc a khác nhau mà :

tga = D/ D_x = G_x/G ; D_x=2,5D

Như vậy mỗi tia ứng với một tải trọng G_x nào đó tính ra phần trăm so với tải trọng đầy của ô tô.

Trong trường hợp G_x = G thì tga = 1, lúc này tia làm với trục hoành một góc a=  45⁰, các tia có a > 45⁰ ứng với G_x > G (khu vực quá tải), các tia có a < 45⁰ ứng với G_x < G (khu vực chưa quá tải).

- Dựa vào kết quả bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học của ôtô như hình 5.

Nhận xét:

+ Dạng của dồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự như dạng đồ thị lực kéo P_k = f(v); nhưng ở những vân tốc lớn thì đường cong dốc hơn.

+ Khi chuyển động ở vùng tốc độ v > v_{th i} (tốc độ v_{th i} ứng với D_{i max} ở từng tay số) thì ôtô chuyển động ổn định, vì trong trường hợp này thì sức cản chuyển động tăng, tốc độ ôtô giảm và nhân tố động lực học D tăng. Ngược lại, vùng tốc độ v < v_{th  i} là vùng làm việc không ổn định ở từng tay số của ôtô.

+ Giá trị nhân tố động lực học cực đại D_{1 max} ở tay số thấp nhất biểu thị khả năng khắc phục sức cản chuyển động lơn nhất của đường: D_{1 max­} = ψ_max

+ Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau :

Ψ ≤ D ≤ Dφ

+ Vùng giới hạn giữa đường cong D_φ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực học là vùng thoả mãn điều kiện trên. Khi D > D_φ trong giới hạn nhất định có thể dùng đường đặc tính cục bộ của động cơ để chống trượt quay nếu điều kiện khai thác thực tế xảy ra.

4.4. Ứng dụng đồ thị

- Dùng để xác định trị số các thành phần của công suất cản ở các tay số khác nhau với các số truyền khác nhau, xác định công suất dự trữ ở các tốc độ khác nhau, ở các số truyền khác nhau.

- Dựa vào công suất dự trữ kết hợp với các đồ thị cân bằng lực kéo, đồ thị nhân tố động lực học, đồ thị tăng tốc của ô tô. . .

6. Đồ thị gia tốc ngược

6.1. Khái niệm

Thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô là những thông số quan trọng để đánh giá chất lượng động lực học của ôtô. Ta sử dụng đồ thị gia tốc của ôtô để xác định thời gian tăng tốc của ôtô.

6.2. Công thức tính

Từ biểu thức:

J = dv/dt => dt = 1/j.dv

- Từ đồ thị J= f(v), dựng đồ thị 1/j= f(v)

Lập bảng tính giá trị 1/jtheo v

6.3. Bảng giá trị sau tính toán và đồ thị

Giá trị 1/j ứng với từng tay số như bảng 2.11.

Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị 1/j= f(v) như hình 7.

7. Đồ thị xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô

7.1. Đồ thị xác định thời gian tăng tốc

7.1.1. Khái niệm

Thời gian và quãng đường tăng tốc là hai chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính chất động lực học của ô tô máy kéo.

Hai chỉ tiêu trên có thể được xác định dựa trên đồ thị gia tốc j = f(v) của ô tô máy kéo.

7.1.3. Bảng kết quả sau tính toán và đồ thị

Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô như bảng 2.12.

7.1.4. Ứng dụng đồ thị

Xác định thời gian tăng tốc của ô tô.

7.2. Đồ thị xác định quãng đường tăng tốc của ô tô

7.2.1. Khái niệm

 Đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô là đồ thị biểu hiện quãng đường ô tô đi được sau khoảng thời gian tăng tốc t và vận tốc chuyển động của ô tô

7.2.2. Công thức tính

Từ biểu thức :

v = dS/dt => dS = vdt

- Quãng đường tăng tốc của ô tô S từ vận tốc v₁ đến v₂ sẽ là:

S = ∫_v2^v1vdt

- Vì tích phân này không giải được bằng phương pháp giải tích do đó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa gia tốc và vận tốc chuyển động v của chúng. Nhưng tích phân này có thể giải bằng đồ thị dựa vào đồ thị của ô tô j = f(v).

- Giống như cách tính thời gian tăng tốc chúng ta cũng có thể tính được quãng đường thông qua diện tích : S_abcd

7.2.4. Ứng dụng đồ thị

Xác định quãng đường sau khi ô tô tăng tốc

7.3. Đồ thị quãng đường và thời gian tăng tốc của ôtô

7.3.1. Bảng số liệu

Độ giảm vận tốc khi sang số như bảng 2.13.

Thời gian và quãng đường khi ô tô chuyển số như bảng 2.14.

Độ biến thiên vận tốc khi chuyển số:

Δs = (v_đ - 4,7.t₁.ψ).t₁ (m)

Trong đó:              

v_đ: tốc độ tại thời điểm bắt đầu chuyển số (m/s)

ψ : hệ số cản tổng cộng của đường (ψ = f)

t₁ : thời gian chuyển số. Chọn t₁ = 1s

7.3.2. Ứng dụng đồ thị

Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô theo đồ thị tuy đơn giản nhưng thiếu chính xác, mặc dù có kể cả sự giảm vận tốc khi chuyển số. Vì vậy nó chỉ có giá trị trong phạm vi lý thuyết ô tô, còn trong thực tế người ta phải kiểm nghiệm lại bằng các thí nghiệm với ô tô chuyển động trên đường.

KẾT LUẬN

Qua môn “Đồ án lý thuyết ô tô” đã giúp em hiểu được thêm một số vấn đề như:

- Các thông số cơ bản của động cơ.

- Chất lượng động lực học cần thiết trong các điều kiện sử dụng khác nhau.

- Xác định được chế độ làm việc thích hợp nhất cho ô tô.

- Xác định được chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo của ô tô như:

+ Vận tốc lớn nhất.

+ Lực cản của các loại đường mà xe có thể khắc phục được.

+ Gia tốc lớn nhất của ô tô.

+ Quãng đường và thời gian tăng tốc của xe khi đạt giá trị max...

Được sự chỉ dẫn của thầy: TS………..……. đã giúp đỡ em trong quá trình tìm hiểu, tính toán cũng như xây dựng đồ thị đề tài: “Tính toán xây dựng đồ thị động lực học của xe MAZ504A”, đến nay đồ án em đã hoàn thành đúng như nồi dung đề ra.

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Giáo trình lý thuyết ô tô - Ngô Khắc Hùng.

2. Lý thuyết ô tô, máy kéo - Nguyễn Hữu Cẩn.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ TÀI LIỆU"