PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN -Bài tập Lý thuyết ô tô PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN MỞ ĐẦU -Bài tập Lý thuyết ô tô PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN CHƯƠNG I: ĐỘNG LỰC HỌC KÉO Ô TÔ I TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1.1 Động ôtô - Công thức thực nghiệm S.R.Laydecman   n   n 2  ne   e e N e  N e max a.  +b   – c      n N   n N   n N     ne   ne   M e  M N a+b.  – c.     nN   n N   1.2 Hệ thống truyền lực n ω i TL  e  e nb ωb - Theo kết cấu hệ thông truyền lực iTL = ih.ip.i0.ic 1.3 Hiệu suất hệ thống truyền lực ηTL  Nk Ne – Nt N  1– t Ne Ne Ne ηTL  ηe η h ηcđ η0 1.4 Thông số toạ độ trọng tâm ôtô trựng thái tĩnh Z L Z L a ; b G G 1.5 Bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx =.r0 1.6 Các lực momen tác dụng lên ôtô - Lục kéo tiếp tuyến ôtô * Trường hợp chuyển động ổn định Pk  M k M e i TL ηTL M e i i hc i p ηTL   rđ rđ rđ * Trường hợp chuyển động không ổn định Pk  Mk  M j rđ  Pk  Pjq - Lực cản lăn ôtô Pf = G.cosα.f - Lực cản leo dốc Pi = G.sinα = G.i Ni =Pi.v - Lực cản tổng cộng đường P  Pf  Pi  G  f cos  sin   G  f  i   G. N  = P v -Bài tập Lý thuyết ô tô PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN - Lực cản không khí Pw = K.F.v2t Nw = K.F.v3t - Lực quán tính Pj  G j. j g - Lực cản kéo móc Pm = n.Gm.(f’.cosα  sinα) - Lực bám bánh xe chủ động với mặt đường P  Pk max  Z  - Phản lực thẳng đứng tác dụng từ đường lên bánh xe ôtô lên dốc j {G cos. b – f rđ   G.hg.[sin   j ] – Pw h w – Pm h m } L g j Z  {G cos  a  f rđ  +G.hg.[sin   j ]  Pw h w +Pm h m } L g Z1  1.7 Phương trình chuyển động ôtô kéo * Phương trình cân lực kéo Pk  Pf  Pj  Pi  Pw  Pm M e i TL ηTL G  G.cos.f+ j. j  G.i  K.F.v2 t  n.G m (f cos  sin ) rđ g * Phương trình cân công suất Nk =Nf+Ni+Nj+Nw 1.7 Nhân tố động lực học D Pk  Pw Pk  Pi  Pj j   f  i  j G G g - Nhân tố động lực học ứng với số truyền khác M e i ti TL  K.F.v i P  Pwi rđ Di  ki  G G 1.8 Gia tốc ô tô j   D – f – i g j - Gia tốc tay số ji   Di – f – i  g j 1.9 Tỷ số truyền truyền lực i  0,105 rk n e max i hc i pc v max 1.10 Tỷ số truyền hộp số -Bài tập Lý thuyết ô tô PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN * Tỷ số truyền tay số i h1  i h1  G. max rđ M e max i i pc TL Z .m ki rđ M e max i i pc TL * Tỷ số truyền tay số trung gian - Theo cấp số nhân i h1 i ; i hk  kh11 i hn q q  n 1 - Theo cấp số điều hoà h i h1   n  1.i h1 i hk  q  n  1 i h1   k  1 i h1 k 1 * Tỷ số truyền hộp số phụ i pc  0,105 i pt  rk n e max i h1 i v max G. max rđ M max i i h1  TL - Điều kiện không bị trượt quay bánh xe chủ động i pt  Z .m ki rđ M e max i0 i h1.TL - Kiểm tra ipt theo điều kiện bảo đảm tốc độ chuyển động nhỏ i pt  0,105 rk n e i h1 i v vmin= (1,5  2,5) km/h L - chiều dài sở xe (m) a, b, hg - toạ độ trọng tâm xe (m) hm - chiều cao móc kéo so với mặt đường (m) hg - chiều cao trọng tâm ôtô (m) rk, rđ - bán kính động học đọng lực học bánh xe (m) K - hệ số cản không khí (Nm2/s4) F - diện tích cản diện ôtô (m2) v - vận tốc chuyển động ôtô (m/s) vg - vận tốc gió (m/s) vt - vận tốc chuyển động tương đối ôtô không khí (m/s) hw - chiều cao trọng tâm diện tích cản diện ôtô (m) -Bài tập Lý thuyết ô tô PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN nb - số vòng quay bánh xe (v/ph) ne - số vòng quay trục khuỷu động (v/ph) nemax - số vòng quay lớn trục khuỷu động (v/ph) nN - số vòng quay thời điểm công suất đạt cực đại (v/ph) nM - số vòng quay thời điểm momen đạt cực đại (v/ph) α - góc lệch đường (0) i - độ dốc đường (%)  j - hệ số ảnh khối lượng quay (Ns2/kgm)  TL - hiệu suất truyền lực ôtô i0 - tỷ số truyền truyền lực ih - tỷ số truyền hộp số ip - tỷ số truyền hộp số phụ ipc - tỷ số truyền tay số cao hộp số phụ ihc - tỷ số truyền tay số cao hộp số i TL - tỷ số truyền hệ thống truyền lực D - nhân tố động lực học  - hệ số bám bánh xe với đường mk - khối toàn rơ moóc (kg) G - trọng lượng toàn ôtô (N) Gm- trọng lượng toàn rơ moóc (N) R1, R2 - phản lực tiếp tuyến đường tác dụng lên bánh xe (N) Pk1, Pk2 - lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động cầu trước cầu sau (N) Pw, Pi, Pj - lực cản không khí, lực cản leo dốc lực cản tăng tốc (N) Mf1, Mf2 - momen lực cản lăn bánh xe cầu trước cầu sau (Nm) Me - momen xoắn động (Nm) Memax - momen xoắn cực đại động (Nm) MeN - momen xoắn động thời điểm công suất đạt cực đại (Nm) P  - lực bám (N) f- hệ số cản lăn Ne- công suất động đốt (Kw) Nemax- công suất cực đại động đốt (Kw) Nk- công suất bánh xe chủ động (Kw) Nt- công suất truyền từ bánh xe đến ôtô (Kw) j- gia tốc chuyển động tịnh tiến ôtô (m/s2)  - hệ số cản tổng cộng đường g- gia tốc trọng trường (m/s2) II BÀI TẬP MẪU III BÀI TẬP Bài 1.1: Ô tô chuyển động đường với vận tốc v = 80 km/h, có gió ngang tác dụng chiều chuyển động ô tô với vận tốc vg= 15 m/s hướng tác dụng tạo với trục dọc xe góc -Bài tập Lý thuyết ô tô PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN 300 Xác định giá trị lực cản không khí Biết hệ số cản không khí K=0,5 Ns2/m4 ; ô tô có diện tích cản diện F = m2 Bài 1.2: Một ô tô trọng lượng toàn G = 45000 (N) chuyển động lên dốc 10 % Xác định giá trị lực bám, hệ số sử dụng lực bám ô tô Biết ô tô có tất cầu chủ động, hệ số bám đường  = 0,6 Bài 1.3: Ô tô có trọng lượng toàn G =180000N; tỉ số truyền lực i0 = 7; tỉ số truyền tay số ih1= 5; lốp xe có kí hiệu 11-20; Mômen xoắn cực đại Memax= 450 Nm tốc độ nM = 3000 v/ph ; tỉ số nN/nM = ; hiệu suất truyền lực TL = 0,85 ; độ dốc i = 10% Xác định lực cản chuyển động cực đại ô tô Bỏ qua ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay Bài 1.4: Xác định nhân tố động lực học lớn tay số ô tô Biết ô tô có trọng lượng toàn G =10000 kG; Mômen xoắn cực đại Memax= 450 Nm; tỉ số truyền lực i0 = 7; tỉ số truyền tay số ih4= 1; lốp xe có kí hiệu 10 – 20; hiệu suất truyền lực TL = 0,85 hệ số cản tổng cộng đường lớn ô tô khắc phục max= 0,35; hệ số bám  = 0,6 Bài 1.5: Ô tô cầu chủ động chuyển động xuống dốc 200 với vận tốc v = 70 km/h Xác định phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe Biết trọng lượng toàn ô tô G =12000 N; chiều dài sở L = 2,5 m; khoảng cách từ trọng tâm xe đến tâm cầu trước a =1,2 m; chiều cao trọng tâm xe hg =0,7 m; hệ số cản khí động học K=0,25 Ns2/m4; ô tô có diện tích cản diện F=3,1 m2; chiều cao trọng tâm diện tích cản diện hw = 0,95 m; hệ số cản lăn f = 0,02; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx = 0,35 m Bài 1.6: Xác định công suất cần thiết động lắp ô tô tải có trọng lượng toàn G=100000 N; kéo rơmoóc có khối lượng mk = 5000 kg Biết ô tô chuyển động đường với vận tốc v = 50 km/h; hệ số cản lăn f = 0,02; độ dốc đường 3%; hiệu suất truyền lực tl = 0,8; hệ số cản khí động học K = 0,5 Ns2/m4 ; ô tô có diện tích cản diện F = 4,5 m2 Bỏ qua lực cản không khí rơmooc Bài 1.7: Ô tô chuyển động tay số Nhân tố động lực học lớn Dmax=0,29 Hãy xác định độ dốc lớn mà ô tô khắc phục số truyền biết hệ số cản lăn f = 0,015 Bài 1.8: Một ô tô trọng lượng toàn G = 53000 N chuyển động lên dốc  = 100 đường có hệ số cản lăn 0,015 Hãy xác định giá trị lực cản lăn ô tô Bài 1.9: Một ô tô trọng lượng toàn G = 8050 kG chuyển động đường bê tông nhựa nằm ngang có hệ số cản lăn f = 0,02 Hãy xác định lực cản lăn thay đổi lực cản lăn ô tô chuyển động lên dốc bề mặt đường có độ dốc  = 100 Bài 1.10: Ô tô chuyển động đường với vận tốc v = 60 km/h, có gió ngang tác dụng ngược chiều chuyển động với vận tốc vg = 4,5 m/s hướng tác dụng tạo với trục dọc xe góc 600 Xác định giá trị lực cản không khí Biết hệ số cản khí động học K = 0,5625 Ns2/m4 ; ô tô có diện tích cản diện F=3,5m2 Bài 1.11: Xác định vận tốc chuyển động lớn ô tô Biết số cuối truyền thẳng, tỷ số truyền TLC i0 = 7; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx= 0,5 m; trọng lượng toàn G = 2500 kG; hệ số cản không khí K= s0,8 Ns2/m4 ; diện tích cản diện F = 2,5 m2; hiệu suất truyền lực TL = 0,8; công suất cực đại Nemax= 120 kW tốc độ quay trục khuỷu nN = 5000 v/ph; động xăng không hạn chế tốc độ; hệ số cản lăn f = 0,02; bỏ qua ảnh hưởng vận tốc đến hệ số cản lăn; ô tô chuyển động môi trường gió Bài 1.12: Xác định khả vượt dốc ô tô chuyển động tay số cuối (số truyền thẳng) vận tốc v = 90 km/h Biết tỷ số truyền TLC i0 = 5; trọng lượng toàn G = 2700 kG; bán kính -7 Bài tập Lý thuyết ô tô PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN làm việc trung bình bánh xe rbx= 0,3 m; hệ số cản không khí K = 0,2 Ns2/m4; diện tích cản diện F = 2,4 m2; hiệu suất truyền lực TL = 0,8; công suất cực đại Nemax= 180 kW tốc độ quay trục khuỷu nN = 4000 v/ph; động diesel; hệ số cản lăn đường f = 0,015 Bài 1.13: Xác định lực kéo thành phần lực cản chuyển động tác dụng lên ô tô chuyển động tay số truyền thẳng với vận tốc 60 km/h, gia tốc 0,6 m/s2, lên dốc % Biết trọng lượng toàn ô tô G = 6000 kG; diện tích cản diện F=2,3 m2; hệ số cản không khí K = 0,2 Ns2/m4; ô tô chuyển động môi trường gió; hệ số cản lăn f =0,015; hệ số bám đủ lớn Bỏ qua ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay Bài 1.14: Xác định khả vượt dốc lớn ô tô Biết mô men xoắn lớn Memax = 200 N.m; trọng lượng toàn G = 6000 kG; tỷ số truyền tay số 1là ih1= 4; tỷ số truyền TLC i0 =5; hiệu suất truyền lực tl=0,8; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx= 0,25 m; hệ số cản lăn f =0,015; bỏ qua lực cản không khí; hệ số bám đủ lớn Bài 1.15: Hãy xác định lực kéo lớn sử dụng ô tô ô tô chuyển động tay số Biết ô tô có trọng lượng toàn G = 2190 kG; tỷ số truyền tay số ih3 = 1,58; mô men xoắn lớn Memax = 220 Nm; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx = 0,39 m; tỷ số truyền TLC i0 = 5,125; tỷ số truyền hộp số phụ ipt = 1,94 Bài 1.16: Ô tô có trọng lượng toàn G = 3500 kG; mô men xoắn bánh xe chủ động Mk = 450 Nm; diện tích cản diện F = 3,5 m2 ; hệ số cản khí động học K = 0,7 Ns2/m4 ; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx = 0,3 m; hệ số cản lăn f = 0,02 Hãy xác định vận tốc chuyển động ô tô chuyển động đường nằm ngang gió vận tốc chuyển động ô tô chuyển động lên dốc % có gió tác dụng chiều hướng chuyển động ô tô với vận tốc gió 10 km/h Bỏ qua ảnh hưởng vận tốc đến hệ số cản lăn Bài 1.17: Xác định khả gia tốc lớn ô tô tay số Biết: mô men xoắn cực đại động Memax = 17 kG.m; trọng lượng toàn ôtô G = 5400 kG, tỷ số truyền tay số ih1= 4,5; tỷ số truyền truyền lực io= 6,0; hiệu suất truyền lực tl = 0,85; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx= 0,33 m; hệ số cản lăn đường f0 = 0,02; bỏ qua lực cản không khí; hệ số bám đủ lớn.Bỏ qua ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay Bài 1.18: Hãy xác định lực kéo cần thiết ô tô có trọng lượng toàn G = 5400 kG; chuyển động với vận tốc 45 km/h lên dốc  =200 ; bề mặt đường có hệ số cản lăn f = 0,015 Biết ô tô có diện tích cản diện F = m2; hệ số cản không khí K = 0,7 Ns2/m4 Bài 1.19: Hãy xác định tải trọng tác dụng lên cầu ô tô cầu chủ động chuyển động mặt đường nằm ngang với vận tốc không đổi 60 km/h Biết hệ số cản lăn f = 0,015; trọng lượng toàn G = 5300 kG; chiều dài sở L = 3,3 m; khoảng cách từ trọng tâm đến tâm cầu trước a = 1,84 m; chiều cao trọng tâm hg = 0,95 m; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx = 0,42 m; diện tích cản diện F = 3,5 m2 ; hệ số cản khí động học K = 0,7 Ns2/m4 ; chiều cao trọng tâm diện tích cản diện hw= 0,98 m Bài 1.20: Ô tô có trọng lượng toàn G = 20000 kG có tất cầu chủ động, kéo rơmoóc chuyển động lên dốc 10% với vận tốc không đổi đường có hệ số cản lăn f =0,015; hệ số bám =0,6 Giả thiết động làm việc với Me= 637 Nm số vòng quay ne =1300 v/ph Hãy xác định khối lượng lớn rơmooc mà ô tô kéo theo quan điểm lực kéo theo động lực kéo theo bám Biết hiệu suất truyền lực tl=0,8; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx=0,52 m; tỉ số truyền TLC i0 = 3,39; tỉ số truyền tay số 1là ih1 = 10,35; tỷ số truyền hộp số phụ ipt = 2,2 -Bài tập Lý thuyết ô tô PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN Bài 1.21: Ô tô du lịch có trọng lượng toàn G = 30000 N; tỷ số truyền lực i0 = 3,5; tỷ số truyền tay số ih1 = 3; tay số cuối số truyền thẳng; hiệu suất truyền lực tl = 0,95; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx= 0,32 m; Mô men xoắn cực đại Memax = 400 Nm tốc độ nM = 4500 v/p; diện tích cản diện F= 2,2 m2 ; hệ số cản không khí K = 0,25 Ns2/m4 ; hệ số cản lăn f0 = 0,02; vg = 15 km/h Hãy xác định: a Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên ô tô xác định thành phần lực cản chuyển động ô tô chuyển động đường bằng, ngược chiều hướng gió chế độ mô men động cực đại tay số cuối cùng? b Khả leo dốc lớn theo điều kiện mô men xoắn động Bài 1.22: Ô tô du lịch cầu sau chủ động có trọng lượng G =16000 N; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx = 0,3m; chiều dài sở L = 2,6 m; khoảng cách từ trọng tâm đến tâm cầu trước a = 1,2 m; chiều cao trọng tâm hg = 0,6 m; tỷ số truyền hệ thống truyền lực iTL= 8; hiệu suất hệ thống truyền lực tl = 0,9; diện tích cản diện F = 2,6 m2 ; hệ số cản không khí K = 0,3 Ns2/m4; chiều cao tâm diện tích cản diện hw = 0,9 m; mặt đường có hệ số cản lăn f0 = 0,02 Ô tô chuyển động với vận tốc v = 200 km/h đường phẳng gió; hệ số bám bánh xe với mặt đường   0,8 Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên ô tô Xác định lực kéo bánh xe chủ động mô men cần thiết động chế độ chuyển động nói trên? Các bánh xe chủ động có bị trượt quay không mặt đường trơn có hệ số bám  =0,4? Bài 1.23: Ô tô có trọng lượng toàn G = 11550 kG ; tỷ số truyền lực i0 = 7,32; tỷ số truyền tay số ih1= 5,181; hiệu suất truyền lực  TL = 0,9; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx= 0,42 m; Mô men xoắn cực đại Memax=45 kGm; diện tích cản diện F=3,59 m2 ; hệ số cản không khí K = 0,4 Ns2/m4 ; hệ số cản lăn f = 0,02 Hãy xác định: Các thành phần lực cản lực kéo ô tô chuyển động vận tốc 40 km/h lên dốc; độ dốc i = %; gió Khả leo dốc lớn theo điều kiện mô men xoắn động ? Bài 1.24: Ô tô du lịch cầu sau chủ động có trọng lượng G = 15000 N; bán kính bánh xe rb= 0,3 m; công suất lớn động Nemax = 220 kW tốc độ nN = nemax = 6000 v/p; hộp số khí có tay số cuối số truyền thẳng ihc=1; tỉ số truyền truyền lực i0= 4; hiệu suất hệ thống truyền lực  TL = 0,9; hệ số cản không khí K=0,25 Ns2/m4; diện tích cản diện F = 2,5 m2 ; mặt đường có hệ số cản lăn f0= 0,02 Ô tô chuyển động đường phẳng gió chế độ công suất động cực đại tay số cuối Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên ô tô? Lực kéo bánh xe chủ động? Các thành phần lực cản chuyển động ô tô? Bài 1.25: Xác định vận tốc chuyển động lớn ô tô, biết: số cuối số truyền thẳng; tỷ số truyền lực i0 = 3,5; trọng lượng toàn ôtô G = 1935 kG; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx = 0,3 m; hệ số cản không khí K =0,3 Ns2/m4 ; diện tích cản diện F = 1,5 m2 ; hiệu suất truyền lực tl = 0,9; công suất cực đại Nemax = 90 kW tốc độ quay trục khuỷu nN= 5400 v/ph; tốc độ quay lớn trục khuỷu nemax= 6500 v/ph; động xăng không hạn chế tốc độ; hệ số cản lăn đường f = 0,015; bỏ qua ảnh hưởng vận tốc đến hệ số cản lăn; ô tô chuyển động môi trường không gió -9 Bài tập Lý thuyết ô tô PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN Bài 1.26: Ô tô du lịch có trọng lượng toàn G = 20000 N; mô men lớn động Memax = 400 Nm tốc độ nM = 4500 v/ph ; hộp số khí có tay số cuối số truyền tăng ihc = 0,85; tỉ số truyền tay số ih1= ; tỉ số truyền truyền lực i0 = 4; hiệu suất hệ thống truyền lực  TL = 0,95; hệ số cản không khí K= 0,3 Ns2/m4 ; diện tích cản diện F = 2,8 m2; mặt đường có hệ số cản lăn f = 0,02; bán kính bánh xe rb= 0,32 m; vgió = 15 km/h Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên ô tô xác định thành phần lực cản chuyển động ô tô, ô tô chuyển động đường phẳng, ngược chiều hướng gió chế độ mô men động cực đại tay số cuối cùng? Xác định khả leo dốc lớn theo điều kiện mô men xoắn động cơ? Bài 1.27: Xác định công suất lớn mô men xoắn lớn động để ô tô đạt vận tốc lớn Vmax = 180 km/h Biết : trọng lượng toàn ôtô G = 1935 kG; hệ số cản không khí K = 0,2 Ns2/m4 ; diện tích cản diện F = 1,8m2 ; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx = 0,35; hiệu suất truyền lực tl = 0,95; tay số cuối số truyền thẳng; tỷ số truyền lực i0 = 3,5; hệ số cản lăn f = 0,015; loại động xăng không hạn chế tốc độ; công suất lớn tốc độ quay nN = 4200 v/ph Bài 1.28: Ô tô du lịch có trọng lượng toàn G = 22000 N; mômen lớn động Memax=450 Nm tốc độ nM = 4800 v/p; hộp số khí có tay số cuối số truyền thẳng ihn = 1; tỉ số truyền tay số 1là ih1 = 3,2; tỉ số truyền truyền lực i0 = 4; hiệu suất hệ thống truyền lực  TL = 0,95; hệ số cản không khí K= 0,3 Ns2/m4; diện tích cản diện F = 2,8 m2; mặt đường có hệ số cản lăn f = 0,02; bán kính bánh xe rb = 0,32 m; vgió = 10 km/h Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên ô tô xác định thành phần lực cản chuyển động ô tô, ô tô chuyển động đường phẳng, chiều hướng gió chế độ mômen động cực đại tay số cuối cùng? Xác định khả leo dốc lớn theo điều kiện mômen xoắn động cơ? Bài 1.29: Ô tô du lịch có trọng lượng toàn G = 16000 N; bán kính bánh xe rbx= 0,35 m; mô men lớn động Memax= 400 Nm tốc độ nM = nemax = 5000 v/ph; hộp số khí có tay số cuối số truyền thẳng ihc = ; tỉ số truyền tay số ih1 = 3; tỉ số truyền truyền lực i0 = 3,5; hiệu suất hệ thống truyền lực TL = 0,95; hệ số cản không khí K = 0,27 Ns2/m4 ; diện tích cản diện F = 2,8 m2; mặt đường có hệ số cản lăn f = 0,015 Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên ô tô xác định thành phần lực cản chuyển động ô tô, ô tô chuyển động đường phẳng gió chế độ mô men động cực đại tay số cuối cùng? Khả leo dốc lớn theo điều kiện mô men xoắn động cơ? Bài 1.30: Xác định khả vượt dốc ô tô chuyển động tay số cuối (số truyền thẳng) vận tốc V = 70 km/h, biết: tỷ số truyền lực i0 = 6,5; trọng lượng toàn ôtô G = 10000 kG; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx = 0,5m; hệ số cản không khí K = 0,5 Ns2/m4 ; diện tích cản diện F = m2; hiệu suất truyền lực tl= 0,85; công suất cực đại Nemax= 110 kW tốc độ quay trục khuỷu nN = 3200 v/ph; động diesel; hệ số cản lăn đường f = 0,015 Bài 1.31: Xác định khả gia tốc ô tô chuyển động tay số cuối (số truyền thẳng) vận tốc V = 70 km/h, biết: tỷ số truyền lực i0 = 6,5; trọng lượng toàn ôtô G=10000 kG; bán kính làm việc trung bình bánh xe rbx=0,5 m; hệ số cản không khí K = 0,5 Ns2/m4; diện tích cản diện F = m2; hiệu suất truyền lực tl= 0,85; công suất cực đại Nemax= 110 kW tốc độ quay -Bài tập Lý thuyết ô tô 10 PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN Do v= 90 (km/h) = 25 (m/s) >22 (m/s) nên : v2 25 )=0,015.(1+ )=0,02125 1500 1500  Pf = G.f = 16500.0,02125= 350,625(N) - Lực cản không khí: Pw = K.F.vt2 Trong đó: K = 0,75(Ns2/m4) - hệ số cản không khí F = 3,2(m2) - diện tích cản diện ôtô Thay số vào (1.180) ta được: Pw = 0,75.3,2.252 = 1500 (N) - Lực kéo bánh xe chủ động thời điểm vận tốc cực đại f = f0.(1+ M eV iTL TL rđ Pk = (1.181) Trong đó: MeV = 127 (Nm) - momen cực đại động rđ= rbx= 0,36(m) - bán kính động lực học TL = 0,9 - hiệu suất truyền lực ôtô iTL- tỷ số truyền hệ thống truyền lực Thay số vào (1.181) ta được: Pk = 127.iTL 0,9 0,36 Từ (1.179) ta có: Pk = 127.iTL 0,9 = 350,625+1500 0,36  iTL=5,83 Vậy tỷ số truyền hệ thống truyền lực là: iTL=5,83 -Bài tập Lý thuyết ô tô (1.180) 58 PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN Bài 1.40 Hình 1.16 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô chuyển động Trong đó: G - Trọng lượng toàn ôtô Pk1, Pk2 - lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động cầu trước cầu sau Pf1, Pf2 - lực cản lăn bánh xe cầu trước cầu sau Pw, Pi, Pj - lực cản không khí, lực cản leo dốc, lực cản tăng tốc Z1, Z2 - phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau α= arctag(0,02) = 108’-góc dốc đường - Các thành phần lực cản: + Lực cản lăn: Do v=90(km/h)=25(m/s)>22(m/s) nên : v2 25 ) = 0,02.(1+ ) = 0,028 1500 1500  Pf = G.cosα.f = 100000.cos(108’).0,028 = 2799,45 (N) + Lực cản không khí: Pw = K.F.v2 Trong đó: K = 0,4 (Ns2/m4) - hệ số cản không khí F = (m2) - diện tích cản diện ôtô Thay số vào (1.182) ta được: Pw = 0,4.3.252 = 750 (N) + Lực cản leo dốc: Pi = G.i = 100000.0,02 = 2000 (N) + Lực cản tăng tốc: G Pj = j. j g f = f0.(1+ -Bài tập Lý thuyết ô tô 59 (1.182) PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN Bỏ qua ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay nên  j  : Pj = 100000 0,5.1 = 5096,84 (N) 9,81 - Xác định lực kéo: Áp dụng phương trình cân lực kéo: P k = Pf + Pj + Pi + Pw (1.183) Thay số vào (1.183) ta được: Pk= 2399,53+2000+5096,84+750 = 10246,37 (N) Bài 1.41 Áp dụng phương trình cân lực kéo: P k = Pf + Pj + Pi + Pw (1.184) Trong đó: Pk - lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động Pw, Pi, Pj, Pm - lực cản không khí, lực cản leo dốc, lực cản tăng tốc, lực cản kéo móc Khi leo dốc lớn nhất: Pj = Pw  Pkmax = Pf +Pimax (1.185) + Lực kéo cực đại bánh xe chủ động Pkmax = M e max i0 ih1 i pc  TL (1.186) rđ Trong đó: Memax= 17(kG) = 170(Nm) - momen xoắn cực đại động rđ= rbx= 0,33 (m) - bán kính động lực học TL = 0,8 - hiệu suất truyền lực ôtô i0 = - tỷ số truyền truyền lực ih1 = 4,5 - tỷ số truyền tay số ipc - tỷ số truyền tay số cao hộp số phụ Xe hộp số phụ ipc= Thay số vào (1.186) ta được: Pkmax = 170.7.4,5.1.0,8 = 12981,82 (N) 0,33 + Lực cản lăn: Pf = G.f0.cosα = G.f0  i max  G f0 = 54000 0,02 = 1080 (N) + Tính độ dốc cực đại: Pk max  Pf 12981,82  1080 imax =   0,22 G 54000 -Bài tập Lý thuyết ô tô 60 (1.187) PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN Bài 1.42 Hình 1.17 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô chuyển động Trong đó: Pk1, Pk2 - lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động cầu trước cầu sau Pw, Pi, Pj lực cản không khí, lực cản leo dốc lực cản tăng tốc Mf1, Mf2 - momen lực cản lăn bánh xe chủ động cầu trước cầu sau Z1, Z2 - phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau - Ta có phương trình cân momen lực tác dụng với điểm B : ∑MB = Z1.L + Pw.hw+G.sinα.hg-G.cosα.b+ Mf1+Mf2 = Trong đó: Mf1+Mf2 = G.cosα.f.rđ Z1 = [G cosα.(b-f.rđ)-G sinα.hg-Pw.hw] (1.188) L - Tương tự ta có: Z2 = [G cosα.(a+f.rđ)+G sinα.hg+Pw.hw] (1.189) L Trong đó: 50 Pw = K.F.v2 = 0,7.3,8.( ) = 513,12 (N) 3,6 G = 2500 (kG) = 25000 (N) - trọng lượng toàn ôtô L = 3,7 (m) - chiều dài sở ôtô α= arctag(0,1) = 5042’ - góc lệch đường a = 1,3 (m) - khoảng cách từ trọng tâm đến tâm trục trước b = L-a = 2,4 (m) - khoảng cách từ trọng tâm đến tâm trục sau hg = 1(m) - khoảng cách từ trọng tâm đến mặt đường hw = 0,9 (m) -chiều cao trọng tâm diện tích cản diện ôtô rđ = rbx = 0,394 (m) - bán kính động lực học f= f0= 0,015 - hệ số cản lăn.(Do v22(m/s) nên : v2 50 ) = 0,02.(1+ )= 0,053 1500 1500 Pf = G.f =12000.0,053 = 636 (N) f= f0.(1+  -Bài tập Lý thuyết ô tô 62 PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN + Lực cản không khí: Pw = K.F.v2 Trong đó: K = 0,3 (Ns2/m4) - hệ số cản không khí F = 2,9 (m2) - diện tích cản diện ôtô Thay số vào (1.193) ta được: Pw = 0,3.2,9.502 = 2175 (N) Vậy Pk = 636 + 2175 = 2811 (N) - Momen kéo cần thiết bánh xe chủ động: Mk = Pk.rđ = 2811.0,34 = 955,74 (Nm) - Momen kéo cần thiết động Mk 955,74 Me = = = 159,29 (Nm) 7,5.0,8 iTL  TL (1.193) Kiểm tra trượt quay bánh xe chủ động - Ôtô cầu sau chủ động nên trọng lượng bám G  = Z2 - Từ phương trình cân momen với điểm tiếp xúc bánh xe cầu trước với mặt đường: h a Z2 = G +Pw w (1.194) L L Trong đó: ` Pw = 2175 (N) G =12000(N) - trọng lượng toàn ôtô L = 2,5 (m) - chiều dài sở ôtô a = 1,2 (m) - khoảng cách từ trọng tâm đến tâm trục trước hw = 0,7 (m) - chiều cao trọng tâm diện tích cản diện ôtô Thay số vào (1.194) ta được: 1,2 0,7 Z2 = 12000 +2175 2,5 2,5 = 6369 (N) - Lực kéo cho phép bánh xe chủ động Pkmax = P  =  Z2 = 0,5.6369 = 3184,5 (N) Do Pk< Pkmax nên bánh xe chủ động không bị trượt quay Bài 1.44 *Xác định công suất lớn - Công thức xác định công suất cần thiết động cơ: Nev= (G.ψv.vmax+K.F.v3 max)  TL (1.195) Trong đó: G = 2300(kG) = 23000(N) - trọng lượng toàn ôtô vmax = 120(km/h) =33,33(m/s) - tốc độ chuyển động lớn ôtô ψv = fv= f0.(1+ v max ) - hệ số cản tổng cộng đường ôtô chuyển động với tốc 1500 độ vmax -Bài tập Lý thuyết ô tô 63 PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN K = 0,5 (Ns2/m4) - hệ số cản không khí F = 2,78 (m2) - diện tích cản diện ôtô TL = 0,9 - hiệu suất truyền lực ôtô Thay vào (1.195) ta được: Nev = 33,33 (23000.0,015.(1+ ).33,33+0,5.2,78.33,333) 0,9 1500 = 79423,17 (W) = 79,42 (kW) - Công suất lớn ôtô: N ev Nemax= n n n a e max  b.( e max )  c.( e max ) nN nN nN (1.196) Trong đó: a, b, c - hệ số phụ thuộc vào loại động Đối với động xăng chọn a=b=c=1 nemax(v/ph) - số vòng quay lớn động nN=4000(v/ph) - số vòng quay động ứng với công suất đạt cực đại - Tìm số vòng quay lớn động nemax i0  ,105  n e max  rk n e max i hc i pc v max i i hc i pc v max ,105 rk (1.197) (1.198) Trong đó: i0 = - tỷ số truyền truyền lực ihc - tỷ số truyền tay số cuối Đối với tay số cuối số truyền thẳng ihc=1 ipc - tỷ số truyền tay số cao hộp số phụ Xe hộp số phụ ipc=1 vmax = 33,33(m/s) - tốc độ chuyển động lớn ôtô rk = rbx = 0,3(m) - bán kính động học Thay vào công thức (1.198) ta được: n e max  33 , 33 = 4232 (v/ph) ,105 , Thay giá trị tìm vào công thức (1.196) ta được: 79,42 Nemax= = 79,97 (kW)  4232   4232   4232  1.   1.   1.   4000   4000   4000  *Xác định momen xoắn lớn động - Theo công thức Laydecman : 9550.N e max   n e   n e    -    1 +  Me = nN   n N   n N   - Xác định số vòng quay ne thời điểm momen xoắn động đạt cực đại Ta có đạo hàm Me= f(ne): -64 Bài tập Lý thuyết ô tô (1.199) PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN   n e   1 -  n  N   - Để tìm số vòng quay ne thời điểm momen xoắn động đạt cực đại ta cho: M’e = 9550.N e max nN M’e = hay  9550.N e max nN   ne 1 -   nN    =0  (1.200) (1.201) ne =  ne=2000(v/ph) nN Vậy momen xoắn lớn động là: 9550.79,97       Memax= 1 +   -    = 238,66(Nm) 4000       Bài 1.45 Hình 1.19 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô chuyển động 1.a-Các thành phần lực cản: - Lực cản lăn: Pf = G.f.cosα Trong đó: G = 12800 (kG) = 128000 (N) - trọng lượng toàn ôtô f - hệ số cản lăn Do v = 45(km/h) < 80(km/h) nên f = f0 = 0,02 α= arctag(0,05) = 2051’- góc dốc đường  Pf = 128000.0,02.cos2051’= 2556,83 (N) - Lực cản leo dốc: Pi = G.sinα = G.i = 128000.0,05 = 6400(N) - Lực cản không khí: Pw = K.F.v2 Trong đó: K=0,4(Ns2/m4)-hệ số cản không khí -Bài tập Lý thuyết ô tô 65 (1.202) (1.203) PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN F=3,6(m2)-diện tích cản diện ôtô v=45(km/h)=12,5(m/s)-vận tốc chuyển động ôtô Thay số vào (1.203) ta được: Pw=0,4.3,6.12,52=225(N) b-Xác định lực kéo Pk: - Phương trình cân lực kéo: Pk=Pf +Pj+Pi+Pw Do ôtô chuyển động không kéo móc nên: Pj=0(N) Vậy Pk= Pf+Pi+Pw = 2556,83+6400+225=9181,83(N) 2-Xác định khả leo dốc lớn - Phương trình cân lực kéo: Pk=Pf +Pj+Pi+Pw Khi leo dốc lớn nhất: Pj=0 Pw  nên : Pkmax=Pf +Pimax - Lực kéo cực đại bánh xe chủ động Pkmax = M e max i0 ih1 i pc  TL rđ (1.204) (1.205) (1.206) (1.207) Trong đó: Memax=51(kGm)=510(Nm)-momen xoắn cực đại động rđ=rbx=0,45-bán kính động lực học TL =0,85-hiệu suất truyền lực ôtô i0=7,53-tỷ số truyền truyền lực ih1=6,17-tỷ số truyền tay số ipc-tỷ số truyền tay số cao hộp số phụ Xe hộp số phụ ipc=1 Thay số vào (1.207) ta được: Pkmax = 510.7,53.6,17.1.0,85 =44756,56(N) 0,45 - Lực cản lăn: Pf = G.f0.cosα = G.f0  i max  G f0 = 128000.0,02=2560(N) - Tính độ dốc cực đại: Pk max  Pf 44756,56  2560 imax=   0,33 G 128000 Bài 1.46 *Xác định công suất lớn - Công thức xác định công suất cần thiết động cơ: Nev= (G.ψv.vmax+K.F.v3 max)  TL Trong đó: G=7000(kG)=70000(N)-trọng lượng toàn ôtô vmax=95(km/h)=26,39(m/s)-tốc độ chuyển động lớn ôtô -66 Bài tập Lý thuyết ô tô (1.208) PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN v max ψv=fv=f0.(1+ )-hệ số cản tổng cộng đường ôtô chuyển động với tốc độ 1500 vmax K=0,2(Ns2/m4)-hệ số cản không khí F=2,8(m2)-diện tích cản diện ôtô TL =0,8-hiệu suất truyền lực ôtô Thay vào (1.208) ta được: Nev= 26,39 (70000.0,015.(1+ ).26,39+0,2.2,8.26,393) 0,8 1500 = 63583,55(W)= 63,58(kW) - Công suất lớn ôtô: N ev Nemax= n n n a e max  b.( e max )  c.( e max ) nN nN nN (1.209) Trong đó: a,b,c-hệ số phụ thuộc vào loại động Đối với động xăng chọn a=b=c=1 nemax-số vòng quay lớn động cơ(v/ph) nN=1800(v/ph)-số vòng quay động ứng với công suất đạt cực đại - Tìm số vòng quay lớn động nemax i0  ,105  n e max  rk n e max i hc i pc v max (1.210) i i hc i pc v max (1.211) ,105 rk Trong đó: i0=3,5-tỷ số truyền truyền lực ihc-tỷ số truyền tay số cuối Đối với tay số cuối số truyền thẳng ihc=1 ipc-tỷ số truyền tay số cao hộp số phụ Xe hộp số phụ ipc=1 vmax=26,39(m/s)-tốc độ chuyển động lớn ôtô rk=rbx=0,5(m)-bán kính động học Thay vào công thức (1.211) ta được: n e max  , 26 , 39 =1810(v/ph) ,105 , Thay giá trị tìm vào công thức (1.209) ta được: 63,58 Nemax= =63,58(kW)  1810   1810   1810  1.   1.   1.   1800   1800   1800  *Xác định momen xoắn lớn động Theo công thức Laydecman : -Bài tập Lý thuyết ô tô 67 PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN -2 9550.N e max   n e   n e       1 +  Me= -   nN   n N   n N   - Xác định số vòng quay ne thời điểm momen xoắn động đạt cực đại Ta có đạo hàm Me=f(ne):   n e   1 -  n  N   Để tìm số vòng quay ne thời điểm momen xoắn động đạt cực đại ta cho: M’e= 9550.N e max nN M’e=0 hay  9550.N e max nN   ne 1 -   nN  (1.212) (1.213)   =0  ne =  ne=900(v/ph) nN Vậy momen xoắn lớn động là: 9550.63,58       Memax= 1 +   -    = 421,66(Nm) 1800       Bài 1.47 - Phương trình cân lực kéo: Pk=Pf +Pj+Pi+Pw (1.214) Trong đó: Pk-lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động Pj, Pi, Pw-lần lượt lực cản tăng tốc, lực cản leo dốc, lực cản không khí - Ôtô chuyển động với vận tốc lớn đường không kéo móc nên: Pj=Pi=0 (1.215) Do đó: Pk=Pf+Pw (1.216) Bỏ qua ảnh hưởng vận tốc đến hệ số cản lăn nên: Pk=G.f0+K.F.v2max (1.217) Mặt khác: Pk = M k M eV i0 ihc i p  TL = rđ rđ (1.218) Trong đó: MeV-momen xoắn cần thiết động rđ=rbx=0,32(m)-bán kính động lực học TL =0,9-hiệu suất truyền lực ôtô i0=3,5-tỷ số truyền truyền lực ihc-tỷ số truyền tay số cuối Đối với tay số cuối số truyền thẳng ihc=1 ip-tỷ số truyền hộp số phụ Xe hộp số phụ ip=1 - Tìm momen xoắn cần thiết động -Bài tập Lý thuyết ô tô 68 PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN MeV=MN.[a+b.( ne n )-c.( e )2] nN nN (1.219) Trong đó: MN= 9550.N e max -momen xoắn động công suất cực đại nN Nemax=90(kW)-công suất cực đại động a,b,c-hệ số phụ thuộc vào loại động Đối với động xăng chọn a=b=c=1 ne-số vòng quay động tốc độ ôtô đạt cực đại (v/ph) ne=nemax nN=4500(v/ph) -số vòng quay động ứng với công suất đạt cực đại Đối với n động xăng không hạn chế số vòng quay chọn e max =1,2 nN Thay số vào (1.219) ta được: 9550.90 MeV= [1+1.1,2-1.1,22] 4500 =145,16(Nm)  Pk = 145,16.3,5.1.1.0,9 =1428,92(N) 0,32 - Tìm tốc độ lớn ôtô vmax Thay Pk vào công thức (1.217) ta được: 1428,92=G.f0+K.F.v2max Trong đó: G=3000(kG)=30000(N)-trọng lượng toàn ôtô f0=0,015-hệ số cản lăn K=0,25(Ns2/m4)-hệ số cản không khí F=2,2(m2)-diện tích cản diện ôtô Thay số vào (1.220) ta được: 30000.0,015+0,25.2,2 v2max=1428,92  (1.220) vmax= 1779,85 =42,19(m/s) Bài 1.48 - Khi ôtô chuyển động ổn định tay số Pk1max =  ih1= M e max i0 ih1 i pc  TL rđ =G ψmax G. max rđ M e max i i pc  TL Trong đó: G=2100(kG)=21000(N)-trọng lượng toàn ôtô Ψmax=0,35-hệ số cản tổng cộng lớn đường rđ=rbx=0,32(m)-bán kính động lực học Memax=450(Nm)-momen cực đại động TL =0,9-hiệu suất truyền lực ôtô i0=4-tỷ số truyền truyền lực -69 Bài tập Lý thuyết ô tô (1.221) (1.222) PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN ih1-tỷ số truyền tay số ipc-tỷ số truyền tay số cao hộp số phụ Xe hộp số phụ ipc=1 Thay số vào (1.222) ta được: ih1= 21000.0,35.0,32 =1,45 450.4.1.0,9 - Kiểm tra lại theo điều kiện trượt quay bánh xe chủ động ôtô Pk1max = = M e max i0 ih1 i pc  TL rđ  P  G  (1.223) 450.4.1,45.1.0,9  14000.0,6 0,32 = 7340,63  8400 (thoả mãn điều kiện trượt quay) Vì tỷ số truyền tay số hộp số tuân theo quy luật cấp số nhân tay số cuối số truyền thẳng nên công bội: q= n1 ih1 51 1,45 = =1,09734 ihn Mà: ihi= ih1 q i 1 ih2= ih1 1,45 = =1,32 q 1,09734 ih3= ih1 6,17 = =1,2 q 1,09734 ih4= ih1 6,17 = =1,1 q 1,09734 (1.224) Vậy: ih5=1 Bài 1.49 -Bài tập Lý thuyết ô tô 70 PGS.TS ĐÀO MẠNH HÙNG – THS VŨ VĂN TẤN – KS TẠ THỊ THANH HUYỀN Hình 1.20 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô chuyển động 1.a-Các thành phần lực cản: - Lực cản lăn: Pf=G.f.cosα Trong đó: G=6000(kG)=60000(N)-trọng lượng toàn ôtô f-hệ số cản lăn Do v= 50(km/h)