Bài tập lớn lý thuyết ô tô tên đề tài tính toán sức kéo ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ
------    ------

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ơ TƠ
Tên đề tài: Tính tốn sức kéo ô tô
Loại ô tô: Xe con 1 cầu

Tải trọng/Số chỗ ngồi: 7

Vận tốc chuyển động cực đại: 170 Km/h
Hệ số cản tổng cộng của đường lớn nhất: max = 0.4
Xe tham khảo: Toyota fortuner 2.7v 4x2

Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuyển
Lớp: Cơ khí ơ tơ 1
Hệ: Chính quy

Khóa: 55

Người hướng dẫn: GV. Trần Văn Như

Hà Nội 2017


Nguyễn Thanh
Tuyển

1

Mục lụ

Mục lục............................................................................................................................... 1
Lời Nói Đầu........................................................................................................................ 2
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ..................................................................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:......................................4
1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ơ tơ.................................5
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO...............................................................................7
2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ....................................7
2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực...........................................11
2.2.1. Tỷ số truyền của truyền lực chính....................................................................11
2.2.2, Tỷ số truyền của hộp số....................................................................................11
2.3.Xây dựng đồ thị.........................................................................................14
2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ơtơ..................14
2.3.2.Phương trình cân bằng công suất và đồ thị cân bằng công suất của ôtô............16
2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học..............................................................................18
2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc..........................20
2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc..............................22
2.3.5.1. Xây dựng đồ thị gia tốc ngược...................................................................23
2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ơtơ....................24
2.3.5.3. Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc của ôtô. 26
2.3.5.4. Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc...............................29


2

Tính tốn sức kéo ơ
tơ

KẾT LUẬN...................................................................................................................... 30

Lời Nói Đầu
Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chun ngành cơ khí ơtơ
có liên quan đến các tính chất khai thác để đảm bảo tính an tồn, 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…
Bài Tập lớn 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 ơtơ để vận dụng để
tính toán sức kéo và động lực học kéo, xác định các thong số cơ bản của động cơ hay hệ
thống truyền lực của một loại ơtơ 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.
Nội dung bài tập lớn gồm 2 chương :
-

CHƯƠNG 1 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ

-

CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN SỨC KÉO Ơ TƠ

Nội dung bài tập lớn được hồn thành dưới sự hướng dẫn của thầy TRẦN VĂN NHƯ. Bộ
mơn cơ khí ơtơ – Đại học Giao Thơng Vận Tải.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Tuyển


Nguyễn Thanh

Tuyển

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ
1.1.Xác định các kích thước cơ bản của xe.
– Ba hình chiếu của xe Toyota Forturner.

– Cá c kích thướ c cơ bả n:
Thơng số

Ký hiệu

Kích thước

Chiều dài tồn bộ

4795

Chiều rộng tồn bộ

1855

Chiều cao toàn bộ

1835

Chiều dài cơ sở

2745

Vết bánh trước

1545

Vết bánh sau

1550

Đơn vị

Khoảng sáng gầm xe
Góc thốt trước

29

Góc thốt sau
Vận tốc tối đa

km/h

3


4

Tính tốn sức kéo ơ
tơ

1.2.Các thơng số thiết kế, thơng số chọn và tính chọn:
a)

Thơng số theo thiết kế phác thảo:
– Loại động cơ: động cơ xăng, 4 xylanh thẳng hàng; dual VVT-i
– Dung tích cơng tác: Vc = 2694 (cc)
– Công suất tối đa:

Pmax = 164 (mã lực) = 122 (kW)

– nN = 5200 ( vịng/ phút )
– Mơmen xoắn tối đa: Mmax = 245 (N.m)
– Vận tốc lớn nhất:

vmax = 170 (km/h) = 47.22 (m/s)

– Hệ thống truyền lực:
+ Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động
+ Hộp số tự động 6 cấp.
b) Thông số chọn:
– Trọng lượng bản thân:

1865 kg

– Trọng lượng hành khách: 60 kg/người
– Trọng lượng hành lí:

20 kg/người

– Hiệu suất truyền lực:

ηtl =0,9

– Hệ số cản khơng khí:

K=0,25

– Hệ số cản lăn khi V<22 m/s là f 0=0,015
c) Thơng số tính chọn :
– Hệ số cản mặt đường tương ứng với Vmax

(

f =f 0∗ 1+

V max2
1500

)


Nguyễn Thanh
Tuyển



(

f =0,015∗ 1+

47,222
=0,037 .
1500

)

– Bán kính bánh xe :
265 :B ề r ộ ng c ủ al ố p(mm)
H
65 :t ỷ l ệ (¿ %)
có kí hiệu: 265/65R17 =>
B
17 : Đườ ng k í n h trong c ủ a l ố p (inc h)

{

⇒

H
=65 % ⇒ H =265∗65 %=172,25 ( mm )
B

 Bán kính thiết kế của bánh xe:
r0 = 172,25 +

17
. 25,4 = 388,15 (mm) = 0,388 (m)
2

 Bán kính động học và bán kính động lực học của bánh xe:
rb = rk = λ.r0
với λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,93÷0,95)
Chọn lốp có áp suất cao λ = 0,94

→ rb = rk = 0,94¿0,388 = 0,365 (m).
-

Diện tích cản chính diện:
F = 0,78.B0.H0 = 0,78.1,855.1,835= 2,655 ( m2 )

-

Công thức bánh xe: 4x2

1.3.Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên ô tô.
-

Xe Toyota Forturner 7 chỗ:
+ Tự trọng (trọng lượng bản thân): G0 = 1865 (kG)
+ Tải trọng (hàng hoá, hành lý, ...): Gh = 20 (kG)

5


6

Tính tốn sức kéo ơ
tơ

→ Trọ ng lượ ng:

+ G0 – tự trọng
+ n – số người (n = 7)

G = G0 + n.(A + Gh)

+ A – khối lượng người
+ Gh – khối lượng hành lý

 G = 1865 + 7.(60 + 20) = 2425 (kG)
-

Vậy trọng lượng toàn bộ của xe: G = 2425 (kG)=23789,25 (N)

-

Phân bố trọng lượng: xe con tải trọng tác dụng lên cầu trước (G1) chiếm từ 55% ÷
65%.

-

Chọn G1 = 60%G
 G1 = 60% . 2425 = 1455 (kG)=14273,55 (N)
 G2 = (1 – 60%).2425 = 970 (kG)=9515,7 (N)

-

Vậy G1 = 14273,55 (N); G2 = 9515,7 (N).


Nguyễn Thanh
Tuyển

7

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO
2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ
-

Các đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ là những đường cong biểu diễn sự phụ
thuộc của các đại lượng công suất, mômen và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ
theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ. Các đường đặc tính này gồm:
+ Đường cơng suất: Ne = f(ne)
+ Đường mômen xoắn : Me = f(ne)
+ Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ : ge = f(ne)

-

ne
ne 2
n
+b .
−c . e
Ne = (Ne)max . a .
nN
nN
nN

-

Đặt λ =

3

[ ( ) ( ) ( )]

(CT 1-3 GT ) (1)

ne
. với động cơ xăng khơng hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,2).
nN

Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ xăng)
N ev

→

(Ne)max =

n
n 2
n
a . e +b . e −c . e
nN
nN
nN

3

( ) ( ) ( )

=

N ev

a . λ+b . λ2−c . λ3

(2)
+ Động cơ xăng : a = b = c =1 ( a, b, c là các hệ số thực nghiệm)
+ vmax = 170 (km/h)
 vmax = 170.
1

1000
= 47,22 (m/s )
3600
3

+ Nev = ƞ .[ G . f . v max + K . F . ( v max )
tl

]

(CT 3-5 , tr 102)

 G = 2425 (kG) =23789,25 (N)
 vmax = 47,22 (m/s ) > 22 (m/s ). Vậy hệ số cản lăn f được tính:


8

Tính tốn sức kéo ơ
tơ
V max2
47,222

= f =0,015∗ 1+
= 0,037
f =f 0∗ 1+
1500
1500

(

)

(

)

 K – hệ số cản khí động học ( chọn K = 0,25)
 F: diện tích cản chính diện :
 Hiệu suất truyền lực: ƞtl = 0,9 (tr 15)
 Hệ số cản tổng cộng của đường: ψ max = 0,4.
→ Nev =

1
× [ 23789,25 × 0,037 ×47,22+0,25 × 2,655× ( 47,22 )3 ]=¿ 123831 (W)
0,9

 Nev = 123.83 (KW)
-

Vậy công suất động cơ của theo điều kiện cản chuyển động:
Nev = 123.83 (kW)

-

Công suất cực đại của động cơ:
(2) → Nemax = 126,48725 (kW)

-

Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi:
+ Tính cơng suất của động cơ ở số vịng quay khác nhau: (sử dụng cơng thức
ledeman)
(1) → Ne = (Ne)max .[ a . λ+b . λ 2−c . λ 3 ] (kW)
Trong đó : - Ne max và nN – công suất cực đại của động cơ và số vịng quay
tương ứng
- N e và ne : cơng suất và số vòng quay ở 1 thời điểm trên đường
đặc tính
+ Tính mơmen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác nhau :
Me = 9550.

N e [kW ]
ne [v / p]

(N.m)

+ Lập bảng:
- Các thông số nN; Ne ; Me đã có cơng thức tính


Nguyễn Thanh
Tuyển
- Cho λ =

9

ne
với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1,1
nN

- Kết quả tính được ghi ở bảng:

Bảng 1:Bảng thể hiện mômen và công suất động cơ
λ

ne (v/f)

Me (N.m)

Ne (kW)

0.10

520

253.21

13.79

0.20

1040

269.47

29.35

0.30

1560

281.08

45.91

0.40

2080

288.05

62.74

0.50

2600

290.37

79.05

0.60

3120

288.05

94.11

0.70

3640

281.08

107.13

0.80

4160

269.47

117.38

0.90

4680

253.21

124.08

1.00

5200

232.30

126.49

1.10

5720

206.75

123.83

Sau khi tính tốn và xử lí số liệu ta xây dựng được đường đặc tính ngồi với Cơng
suất Ne(kW) và Mômen xoắn Me(N.m):


10

Tính tốn sức kéo ơ
tơ
Đồ thị đường đặc tính ngồi của động cơ
350.00

140.00

300.00

120.00

250.00

100.00

200.00

80.00

150.00

60.00

100.00

40.00

50.00

20.00

0.00

Ne (kW)
Me (N.m)

0.00
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

0

vịng/phút

Hình 1. Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ

-

Nhận xét :
 Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman như sau :
Xuất phát từ công thức
N e N emax
b∗ωe
ω
a+
−c∗ e
Me= =
ωe
ωN
ωN
ωN

[

( )]



dM e

N emax
c∗ω M
ωM =
b−2
=0
dω e
ωN
ωN



ωM 1
= =0,5
ωN 2

|

[

]

N emax
b∗ω M
ω
a+
−c∗ M
 Memax¿
ωN
ωN
ωN

[

2

2

( )]

=

126487,25∗60
1+0,5−( 0,5 )2 ]
[
2 π∗5200

 Memax= 290,37 (N.m)
 Trị số công suất Nemax ở trên chỉ là phần công suất động cơ dùng để khác phục các
lực cản chuyển động. Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần tăng thêm phần công khắc


Nguyễn Thanh
Tuyển

11

phục các lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí … Vì vật phải chọn cơng suất lớn nhất
là :
Nemax = 1,1*Nemax = 1,1*126,49 = 139,14 (N.m)
2.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

-

Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực :
itl = i0 . ih . ic . ip
Trong đó : + itl – tỷ số truyền của HTTL
+ i0 – tỷ số truyền của truyền lực chính
+ ih – tỷ số truyền của hộp số
+ ic – tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng
+ ip – tỷ số truyền của hộp số phụ

-

Thông thường, chọn ic = 1; ip = 1

2.2.1. Tỷ số truyền của truyền lực chính.
- Được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyển động với vận tốc lớn nhất ở
tay số cao nhất của hộp số.
- Ta có:
i0 = 0,105¿
Trong đó:

r bx∗nv
ih c ¿ i pc∗v max

(CT3-8,tr104)

+ rbx = 0,365 (m)
+ ne max – số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất
+ vmax = 170 (km/h) – tốc độ lớn nhất của ôtô
+ ihc = 1 – tỷ số truyền của tay số cao nhất trong hộp số

+ ipc = 1– tỷ số truyền của hộp phân phối chính

 i0 = 0,105.

0,365.5720
= 4,64
1.1 .47,22

2.2.2. Tỷ số truyền của hộp số.
a. Tỷ số truyền của tay số 1.


12

Tính tốn sức kéo ơ
tơ
– Tỷ số truyền của tay số 1 được xác định trên cơ sở đẩm bảo khắc phục được
lực cản lớn nhất của mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay
trong mọi điều kiện chuyển động.
– Theo điều kiện chuyển động, ta có:
Pk max ≥ Pψ max + PW
 Pk max – lực kéo lớn nhất của động cơ
 Pψ max – lực cản tổng cộng của đường
 PW – lực cản không khí
– Khi ơtơ chuyển động ở tay số 1 thì vận tốc nhỏ nên có thể bỏ qua lực cản
khơng khí PW
– Vậy : Pk max =


M emax∗i h 1∗i 0∗η tl

=G∗Ψ max ≤ P φ =Z 2∗φ
r bx

M emax∗i 0∗i h 1∗ƞtl
¿ ψmax.G
rk

 ih 1 ¿

G∗ψ max∗r k
(Me max = 290,37 [N.m] )
M emax∗i 0∗ƞtl

 ih 1 ¿

23789,25∗0,4∗0,365
= 3,15
290,37∗4,22∗0,9

(CT 3-9,tr106)

(3)
-

Mặt khác, Pk max còn bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt
đường:
Pk max ≤ Pφ = mk.Gφ.φ


M e∗i0∗i h1∗ƞtl

≤ mk¿Gφ¿φ
rk

 ih 1 ≤

mk∗Gφ∗φ∗r k
M e max∗i0∗ƞtl

Trong đó:

+ mk – hệ số lại tải trọng (mk =1)
+ Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động
+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8 : đường tốt)
+ rk – bán kính động học của xe


Nguyễn Thanh
Tuyển
 ih 1 ≤

1∗9515,7∗0,8∗0,365
= 2,29
290,37∗4,64∗0,9

13

(4)

 Chọn ih1 = 2,29
b. Tỷ số truyền của các tay số trung gian.

–

Chọn hệ thống tỷ số truyền của các cấp số trong hộp số theo ‘cấp số nhân’

–

Công bội được xác định theo biểu thức:

√

n−1

q=

ih 1
i hn

(CT 3-14,tr108)

Trong đó: + n – số cấp trong hộp số (n = 6)
+ ih1 – tỷ sô truyền của tay số 1 (ih1 = 2,29)
+ ihn - tỷ số truyền của tay số cuối cùng trong hộp số (ih6 = 1)

–

q=

√
5

2,29
= 1,18
1

Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số được xác định theo cơng thức sau:
ihi =

ih 1
ih (i−1 )
= i−1
q
q

Trong đó: ihi – tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số (i = 1; 2;…; n-1)
–

–

Từ hai công thức trên, ta xác định được tỷ số truyền ở các tay số:
ih 1

+ Tỷ số truyền của tay số 2:

ih2 =

+ Tỷ số truyền của tay số 3:

ih3 =

+ Tỷ số truyền của tay số 4:

ih4 =

+ Tỷ số truyền của tay số 5:

ih5 =

+ Tỷ số truyền của tay số 6:

ih6 = 1,00

Tỷ số truyền của tay số lùi:

q

2−1

ih 1
3−1

q

ih 1
q

4−1

ih 1
5−1

q

=

2,29
= 1,94
1,18

=

2,29
= 1,64
1,182

=

2,29
= 1,39
1,183

=

2,29
= 1,18
1,184

ihl = 1,2¿ih1 = 1,2¿2,29 = 2,75

Kiểm tra tỷ số truyền của tay số lùi theo điều kiện bám:

(5)


Tính tốn sức kéo ơ
tơ

14

Plùi
k ≤ Pφ = mk.Gφ.φ
M e .i 0 .i hl . ƞtl
≤ mk.Gφ.φ
rk



i hl ≤


–

i hl ≤

mk . Gφ . φ . r k
M emax . i 0 . ƞtl

1∗9515,7∗0,8∗0,365
= 2,29
263,96∗4,22∗0,9

(6)

Từ (5) + (6) → ihl = 2,29

c. Tỷ số truyền của các tay số
Tỷ số truyền tương ứng với từng tay số được thể hiện ở bảng sau:
Tay số
Tỷ số
truyền

1

2

3

4

5

6

lùi

2,29

1,94

1,64

1,39

1.18

1.00

2.29

2.3.Xây dựng đồ thị.
2.3.1.Phương trình cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng lực kéo của ơtơ.
-

Phương trình cân bằng lực kéo của ơtơ:
Pk = Pf + Pi + Pj + Pw (CT 1-46,tr49)
Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động
Pki =

M ki M e .i 0 .i hi . ƞtl
=
rđ
rđ

(CT 1-52,tr52)

+ Pf – lực cản lăn

Pf = G.f.cos α = G.f (do α = 0)

+ Pi – lực cản lên dốc

Pi = G.sin α = 0 (do α = 0)

+ Pj – lực quán tính (xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định)
Pj =
+ Pw – lực cản khơng khí

G
.δ .j
g j

Pw = K.F.v2

(a)


Nguyễn Thanh
Tuyển

15

- Vận tốc ứng với mỗi tay số
V i=

2 π∗ne∗r bx
(b)
60∗i 0∗i hi

Lập bảng tính Pk theo cơng thức (a),(b) với từng tỉ số truyền
Tay số 1

Ne(kW
)

Me(N.m
)

ne(v/f)

13.79

253.21

520.00

29.35

269.47

45.91
62.74

281.08
288.05

79.05

290.37

94.11

288.05

107.13

281.08

117.38

269.47

124.08

253.21

126.49

232.30

123.83

206.75

1040.0
0
1560.0
0
2080.0
0
2600.0
0

3120.0
0
3640.0
0
4160.0
0
4680.0
0
5200.0
0
5720.0
0

Tay số 2

Tay số 3

Tay số 4

Tay số 5

Tay số 6

V1

Pk1

V2

Pk2

V3

Pk3

V4

Pk4

V5

Pk5

V6

Pk6

1.87

6638.23

2.21

5624.41

2.60

4765.42

3.07

4037.63

3.63

3420.98

4.28

2898.51

3.74

7064.54

4.41

5985.61

5.21

5071.46

6.14

4296.92

7.25

3640.68

8.56

3084.66

5.61

7369.04

7.47

7551.75

9.34

7612.65

11.2
1
13.0
8
14.9
5
16.8
2
18.6
8
20.5
5

7551.75
7369.04
7064.54
6638.23
6090.12
5420.21

6.62
8.82
11.0
3
13.2
3
15.4
4
17.6
4
19.8
5
22.0
5
24.2
6

6243.61
6398.41
6450.01
6398.41
6243.61
5985.61

5624.41
5160.01
4592.41

7.81
10.4
1
13.0
1
15.6
2
18.2
2
20.8
2
23.4
2
26.0
3
28.6
3

5290.06
5421.21
5464.93
5421.21
5290.06
5071.46
4765.42
4371.95

3891.03

9.22
12.2
9
15.3
6
18.4
3
21.5
0
24.5
7
27.6
5
30.7
2
33.7
9

4482.13
4593.26
4630.30
4593.26
4482.13
4296.92
4037.63
3704.24
3296.78

10.8
8
14.5
0
18.1
3
21.7
5
25.3
8
29.0
0
32.6
3
36.2
6
39.8
8

3797.60
3891.76
3923.14
3891.76
3797.60
3640.68
3420.98
3138.51
2793.28

12.8

4
17.1
2
21.4
0
25.6
7
29.9
5
34.2
3
38.5
1
42.7
9
47.0
7

3217.61
3297.39
3323.98
3297.39
3217.61
3084.66
2898.51
2659.19
2366.68

Bảng 2.Giá trị lực kéo ứng với mỗi tay số
Phương trình cân bằng lực cản Pc.

Pc= Pf + Pw
Xét ô tô chuyển động trên đường bằng và khơng có gió
Pc = fG + KFv²

(trang 52)

f  f 0 khi v≤ 22 m/s
f  f0 

-

f 0 .V 2
1500

f 0=0,015
Với f 0  0, 015  0, 02 ta chọn

Lập bảng tính Pc, Pφ

vận tốc m/s

0.00

20.55

24.26

28.63

33.79

39.88

47.07

Pc
Pφ

880.20
9135.072

1160.58
9135.072

1270.77
9135.072

1424.26
9135.072

1638.07
9135.072

1935.91
9135.072

2350.80
9135.072

Bảng 3. Giá trị lực cản ứng với mỗi tay số

16

Tính tốn sức kéo ơ
tơ
Tổng lực kéo của ơtơ phải nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường:
Pφ = z2.mk2.φ
Trong đó:
+ mk2 – hệ số phân bố lại tải trọng ở cầu sau( cầu sau chủ động
mk 2  1,1  1, 2

) Chọn mk2 = 1,2.

+ Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động.
+ φ – hệ số bám của mặt đường (chọn φ = 0,8)
Pφ = z2.mk2.φ =9515,7x1,2x0.8=9135,072 N

Dựng đồ thị Pk =f(v) và Pφ =f(v):

Đồ thị cân bằng lực kéo
10000.00
9000.00

Pk1
Pk2
Pk3
Pk4
Pk5
Pk6

Pc
Pφ

8000.00
7000.00
6000.00
5000.00
4000.00
3000.00
2000.00
1000.00
0.00
0.00 5.00 10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00

Hình 2. Đồ thị cân bằng lực kéo
-

Nhận xét:



Trục tung biểu diễn Pk , Pf , Pw . Trục hoành biểu diễn v (m/s)



Dạng đồ thị lực kéo của ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) của

đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ.

Nguyễn Thanh
Tuyển


17

Khoảng giới hạn giữa các đường cong kéo Pki và đường cong tổng lực cản là lực

kéo dư (Pkd) 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 cơng suất và đồ thị cân bằng cơng suất của ơtơ
–

Phương trình cân bằng cơng suất tại bánh xe chủ động:
Nk = N f + N i + N j + N W

–

(tr 57)

Công suất truyền đến các bánh xe chủ động khi kéo ở tay số thứ I được xác định

theo công thức:

(

Nki = Ne.ŋtl với v i=0,105.

–
ne(v/f)
520
1040
1560
2080
2600
3120
3640
4160
4680
5200
5720

r k . ne
i 0 . i hi . i pc .

) (tr 57)

Lập bảng và tính toán các giá trị Nki và vi tương ứng:
Ne(kW)
13.79
29.35
45.91
62.74
79.05
94.11
107.13
117.38
124.08

126.49
123.83

V1
1.87
3.75
5.62
7.50
9.37
11.25
13.12
14.99
16.87
18.74
20.62

V2
2.21
4.42
6.64
8.85
11.06
13.27
15.49
17.70
19.91
22.12
24.33

V3

2.61
5.22
7.83
10.44
13.06
15.67
18.28
20.89
23.50
26.11
28.72

V4
3.08
6.16
9.24
12.33
15.41
18.49
21.57
24.65
27.73
30.82
33.90

V5
3.64
7.27
10.91
14.55

18.19
21.82
25.46
29.10
32.73
36.37
40.01

V6
4.29
8.59
12.88
17.17
21.46
25.76
30.05
34.34
38.63
42.93
47.22

Bảng 4. Công suất của ô tô
Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị ∑ N c theo bảng trên:
–

Xét ôtô chuyển động trên đường bằng:

∑ N c = Nf + Nw

–

Lập bảng tính ∑ N c

∑ N c = G.f.v +K.F.v3 (CT 1-61,tr 57)

Nk(kW)
12.41
26.41
41.32
56.46
71.15
84.70
96.42
105.64
111.68
113.84
111.45


18

Tính tốn sức kéo ơ
tơ

V(m/s)
Nc(kW)

0
0

20.62
13.08

24.33
18.13

28.72
25.84

33.90
37.79

40.01
56.59

47.22
86.51

Bảng 5. Cơng cản của ơ tô ứng với mỗi tay số

Đồ thị cân bằng công suất của ôtô
120.00
100.00

Nk1
Nk2
Nk3
Nk4
Nk5
Nk6

Nc

kW

80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00
0.
5 10 15 2 0 25 30 3 5 4 0 45 5 0
m/s

Hình 3. Đồ thị cân bằng công suất của ôtô
2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học.
Nhân tố động lực học là tỷ số giữa hiệu số của lực kéo tiếp tuyến P k và lực cản
khơng khí Pw với trọng lượng tồn bộ của ơtơ. Tỷ số này được ký hiệu là “D”
G
P k −Pw P i+ P j + Pf G. ( f + i ) + . j . δ j
j
g
D=
=
=
= f + i + .δ j (CT 1-56,tr55)
g
G
G
G

-Xây dựng đồ thị
Di =
vi =
-

1 Me . i 0 . i hi
.ŋtl -KFv²) (CT 1-57,tr55)
(
G
r bx

2 π . ne . r bx
60. i0 . i hi

Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quan hệ giữa D với tốc độ chuyển động v

của ôtô khi đủ tải và động cơ làm việc ở đường đặc tính tốc độ ngồi, D = f(v)


Nguyễn Thanh
Tuyển
-

Lập bảng thể hiện mối quan hệ giữa D và v ở từng tay số:

ne(v/f
)

Tay số 1

V1
D1
0.2
1.87
8
0.3
3.75
0
0.3
5.62
1
0.3
7.50
2
0.3
9.37
2
0.3
11.25
1
0.3
13.12
0
0.2
14.99
9
0.2
16.87
7
0.2

18.74
5
0.2
20.62
2

520
1040
1560
2080
2600
3120
3640
4160
4680
5200
5720

Tay số 2
V2
D2
0.2
2.21
4
0.2
4.42
5
0.2
6.64
6

0.2
8.85
7
0.2
11.06
7
0.2
13.27
6
0.2
15.49
6
0.2
17.70
4
0.2
19.91
3
0.2
22.12
0
0.1
24.33
8

Tay số 3
V3
D3
0.2
2.61

0
0.2
5.22
1
0.2
7.83
2
0.2
10.44
2
0.2
13.06
2
0.2
15.67
2
0.2
18.28
1
0.2
20.89
0
0.1
23.50
8
0.1
26.11
6
0.1
28.72

4

Tay số 4
V4
D4
0.1
3.08
7
0.1
6.16
8
0.1
9.24
9
0.1
12.33
9
0.1
15.41
9
0.1
18.49
8
0.1
21.57
8
0.1
24.65
6
0.1

27.73
5
0.1
30.82
3
0.1
33.90
1

Tay số 5
V5
D5
0.1
3.64
4
0.1
7.27
5
0.1
10.91
6
0.1
14.55
6
0.1
18.19
6
0.1
21.82
5

0.1
25.46
4
0.1
29.10
3
0.1
32.73
1
0.1
36.37
0
0.0
40.01
7

Tay số 6
V6
D6

19

Me(N.m
)

4.29

0.12

253.21

8.59

0.13

269.47

12.88

0.13

281.08

17.17

0.13

288.05

21.46

0.13

290.37

25.76

0.12

288.05

30.05

0.11

281.08

34.34

0.10

269.47

38.63

0.08

253.21

42.93

0.06

232.30

47.22

0.04

206.75

Bảng 6:Nhân tố động lực học
Nhân tố động học theo điều kiện bám được xác định như sau :
D 

P  Pw
G



mk . .G  K .F .V 2
G

(CT 1-58, tr 56)
V(m/s)
Dφ
f

0.00
0.3840
0.0150

20.62
0.3721
0.0193

24.33
0.3675
0.0209

28.72
0.3610
0.0232

33.90
0.3519
0.0265

40.01
0.3393
0.0310

Bảng 7. Nhân tố động lực học theo điều kiện bám
Dựa vào kết quả bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học của ôtô

47.22
0.3218
0.0373


20

Tính tốn sức kéo ơ
tơ
Hình 4. Đồ thị nhân tố động lực học ôtô
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25

0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00

D1
D2
D3
D4
D5
D6
D phi
f

m/s

Hình 4. Đồ thị nhân tố động lực học ôtô
-

Nhận xét:



Dạng của dồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự như dạng đồ thị lực kéo Pk

= f(v); nhưng ở những vân tốc lớn thì đường cong dốc hơn.


Khi chuyển động ở vùng tốc độ v > vth i (tốc độ vth i ứng với Di max ở từng tay số) thì

ơtơ 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 < vth i là vùng làm việc
không ổn định ở từng tay số của ôtô.


Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max ở tay số thấp nhất biểu thị khả năng khắc

phục sức cản chuyển động lơn nhất của đường: D1 max = ψmax
-

Vùng chuyển động không trượt của ôtô:



Cũng tương tự như lực kéo, nhân tố động lực học cũng bị giới hạn bởi điều kiện

bám của các bánh xe chủ động với mặt đường.


Nhân tố động học theo điều kiện bám Dφ được xác định như sau:
Dφ =



P φ −Pw m k 2. φ .G φ −K . F . v 2
=
(CT 1-8,tr56)
G

G

Để ôtô chuyển động không bị trượt quay thì nhân tố động lực học D phải thoả

mãn điều kiện sau :


Nguyễn Thanh
Tuyển

21

Ψ ≤ D ≤ Dφ


Vùng giới hạn giữa đường cong Dφ và đường cong Ψ trên đồ thị nhân tố động lực

học là vùng thoả mãn điều kiện trên. Khi D > Dφ 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.
2.3.4.Xác định khả năng tăng tốc của ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc
-

Biểu thức tính gia tốc :
J=

-

D i−f −i
.g (CT 1-64,tr59)

δi

Khi ôtô chuyển động trên đường bằng (a = 0) thì:

Trong đó:

Ji =

D i−f
.g (CT 1-65,tr59)
δi

+ D i – giá trị nhân tố động lực học ở tay số thứ i tương ứng với tốc độ

vi đã biết từ đồ thị D = f(v);
+ f, i – hệ số cản lăn và độ dốc của đường;
+ ji – gia tốc của ôtô ở tay số thứ i.
+ δ j là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay
δ j = 1+0.05(1+ihi²) (CT 1-37,tr41)

ta có:
Tay số
δJ

1
1.31

2
1.24

3
1.19

4
1.15

5
1.12

6
1.10

Bảng 8. Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay
Khi ô tô chuyển động với vận tốc v<22 m/s thì f=f0
Khi ơ tơ chuyển động với vận tốc v>22 m/s thì f=f0*(1+
Tay số
1

v²
)
1500

Lập bảng tính tốn các giá trị ji theo vi ứng với từng tay số:
V1

1.87

3.75

5.62

7.50

9.37

11.2
5

13.1
2

14.9
9

16.8
7

18.74

20.62


22

Tính tốn sức kéo ơ
tơ
D1

j1

0.28
0.01
5
1.97

0.30
0.01
5
2.10

0.31
0.01
5
2.19

0.32
0.01
6
2.25

V2

2.21

4.42

6.64

8.85

D2

j2

0.24
0.01
5
1.75

0.25
0.01
5
1.87

0.26
0.01
5
1.95

V3

2.61

5.22

7.83

D3

j3

0.20
0.01
5
1.53

0.21
0.01
5
1.63

0.22
0.01
6
1.70

V4

3.08

6.16

9.24

D4

j4

0.17
0.01

5
1.32

0.18
0.01
5
1.40

V5

3.64

7.27

D5

J5

0.14
0.01
5
1.12

0.15
0.01
6
1.19

V6

4.29

8.59

D6

0.12
0.01
5
0.95

0.13
0.01
6
1.00

0.19
0.01
6
1.46
10.9
1
0.16
0.01
6
1.23
12.8
8
0.13
0.01

7
1.02

0.27
0.01
6
1.99
10.4
4
0.22
0.01
6
1.73
12.3
3
0.19
0.01
7
1.47
14.5
5
0.16
0.01
7
1.23
17.1
7
0.13
0.01
8

1.00

f1

Tay số
2

Tay số
3

Tay số
4

Tay số
5

Tay số
6

f2

f3

f4

f5

f6
J6

0.32
0.01
6
2.26
11.0
6
0.27
0.01
6
1.99
13.0
6
0.22
0.01
7
1.72
15.4
1
0.19
0.01
7
1.46
18.1
9
0.16
0.01
8
1.20
21.4
6

0.13
0.02
0
0.96

0.31
0.01
6
2.23
13.2
7
0.26
0.01
7
1.96
15.6
7
0.22
0.01
7
1.69
18.4
9
0.18
0.01
8
1.41
21.8
2
0.15

0.02
0
1.14
25.7
6
0.12
0.02
2
0.88

0.30
0.01
7
2.15
15.4
9
0.26
0.01
7
1.89
18.2
8
0.21
0.01
8
1.61
21.5
7
0.18
0.02

0
1.33
25.4
6
0.14
0.02
1
1.05
30.0
5
0.11
0.02
4
0.77

0.29
0.01
7
2.04
17.7
0
0.24
0.01
8
1.78
20.8
9
0.20
0.01
9

1.50
24.6
5
0.16
0.02
1
1.22
29.1
0
0.13
0.02
3
0.93
34.3
4
0.10
0.02
7
0.62

Bảng 9. Giá trị gia tốc ứng với mỗi tay số

Từ kết quả bả ng tính, xâ y dự ng đồ thị j = f(v):

0.27
0.01
8
1.89
19.9
1

0.23
0.01
9
1.64
23.5
0
0.18
0.02
1
1.36
27.7
3
0.15
0.02
3
1.07
32.7
3
0.11
0.02
6
0.77
38.6
3
0.08
0.03
0
0.45

0.25

0.22

0.019
1.70

0.019
1.47

22.12

24.33

0.20

0.18

0.020
1.45

0.021
1.23

26.11

28.72

0.16

0.14

0.022
1.18

0.023
0.97

30.82

33.90

0.13

0.11

0.024
0.90

0.026
0.68

36.37

40.01

0.10

0.07

0.028

0.59

0.031
0.37

42.93

47.22

0.06

0.04

0.033
0.24

0.037
0.00


Nguyễn Thanh
Tuyển

23

Đồ thị gia tốc ôtô
2.50
2.00
j1
j2

j3
j4
j5
j6

m/s2

1.50
1.00
0.50
0.00
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00
-0.50
m/s

Hình 5. Đồ thị gia tốc ôtô
-

Nhận xét:



Gia tốc cực đại của ôtô lớn nhất ở tay số một và giảm dần đến tay số cuối cùng.



Tốc độ nhỏ nhất của ôtô vmin = 1,87 (m/s) tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ

nhất của động cơ nmin = 520 (vòng/phút).


Trong khoảng vận tốc từ 0 đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, khi đó, li hợp trượt và

bướm ga mở dần dần.
+ Ở tốc độ vmax = 47,22 (m/s) thì jv = 0, lúc đó xe khơng cịn khả năng tăng tốc.
+ Do ảnh hưởng của δj mà j2 (gia tốc ở tay số 2) > j1 (gia tốc ở tay số 1).
2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc
2.3.5.1. Xây dựng đồ thị gia tốc ngược
-

Biểu thức xác định thời gian tăng tốc:
Từ CT: j =

-

dv
1
→ dt = .dv
dt
j

Thời gian tăng tốc của ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 sẽ là:
v2

1
j

t = ∫ .dv (CT 1-66,tr61)
v1

+ ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2


Tính tốn sức kéo ơ
tơ

24

+ ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị

1
= f(v); v = v1 ; v = v2 và
j

trục hoành của đồ thị gia tốc ngược.
n



Thời gian tăng tốc toàn bộ:

t i =∑ F i
i=1

n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax)
1
= ∞ . Do đó, chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax = 161,5 km/h)
j

-

(vì tại j = 0 →

-

Lập bảng tính giá trị

1
theo v:
j

Tay số 1
V1
1/j1
1.87
0.51
3.75
0.48

Tay số 2
V2
1/j2
2.21
0.57
4.42
0.54

Tay số 3
V3
1/j3

2.61
0.65
5.22
0.61

Tay số 4
V4
1/j4
3.08
0.76
6.16
0.71

Tay số 5
V5
1/j5
3.64
0.89
7.27
0.84

5.62

0.46

6.64

0.51

7.83

0.59

9.24

0.69

10.91

0.81

7.50

0.45

8.85

0.50

10.44

0.58

12.33

0.68

14.55

0.81

9.37

0.44

11.06

0.50

13.06

0.58

15.41

0.69

18.19

0.83

11.25

0.45

13.27

0.51

15.67

0.59

18.49

0.71

21.82

0.87

13.12

0.46

15.49

0.53

18.28

0.62

21.57

0.75

25.46

0.95

14.99

0.49

17.70

0.56

20.89

0.67

24.65

0.82

29.10

1.08

16.87

0.53

19.91

0.61

23.50

0.73

27.73

0.93

32.73

1.29

18.74

0.59

22.12

0.69

26.11

0.85

30.82

1.12

36.37

1.71

20.62

0.68

24.33

0.81

28.72

1.03

33.90

1.46

40.01

2.73

Bảng 10. Giá trị 1/j ứng với từng tay số
Từ kết quả bảng tính, dựng đồ thị

1
= f(v):
j

Tay số 6
V6

1/j6
4.29
1.06
8.59
1.00
12.8
0.98
8
17.1
1.00
7
21.4
1.05
6
25.7
1.14
6
30.0
1.30
5
34.3
1.60
4
38.6
2.23
3
42.9
4.16
3
47.2

….
2