T minh hộp số 36 chỗ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

LỜI NĨI ĐẦU
Chiếc ơ tơ đầu tiên chạy bằng hơi nước xuất hiện cách đây khá lâu. Từ đó đến nay
nó khơng ngừng được cải tiến và hồn thiện. Đặc biệt trong hai thập kỉ vừa qua, nền
Công nghiệp chế tạo ô tô đã có những tiến bộ vượt bậc trong kĩ thuật cũng như về hình
dáng.
Trong nghành sản xuất và chế tạo ơ tơ trên thế giới, thì xe con chiếm một tỉ lệ khá
lớn. Nó chủ yếu phục vụ việc đi lại của con người, nhưng về mặt kinh tế và nhất là đối
với một số nước kém và đang phát triển thì xe con khơng phải là một phương tiện hữu ích
và thơng dụng. Bên cạnh đó, xe khách tuy tính cơ động khơng cao, nhưng nó có thể giải
quyết vấn đề đi lại của một số lượng dân cư lớn. Với mức thu nhập khơng cao thì xe
khách (xe buýt) là phương tiện đi lại thuận tiện nhất.
Đặc biệt với Việt Nam, trong nền kinh tế thị trường, với sự bùng nổ dân số trong
giai đoạn qua, dẫn đến mật độ dân số trong các thành phố là khá lớn, hệ thống giao thông
dày đặc, nhưng chất lượng không cao, hệ thống các cao tốc và xa lộ ít, thì việc hình thành
SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

11

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

các tuyến xe khách trong nội thành là giải pháp tốt nhất cho việc giảm bớt tai nạn và ách
tắc giao thông, ngồi ra cịn giảm bớt sự ơ nhiễm mơi trường do một khối lượng lớn xe
gắn máy thải ra.
Chính điều đó, việc khơng ngừng cải tiến và sản xuất xe khách và xe du lịch (24
chỗ trở lên) là một vấn đề được các nhà sản xuất ô tô trên thế giới quan tâm. Việt Nam,
với ngành công nghiệp ô tơ đang trong giai đoạn chuyển mình trỗi dậy, bên cạnh việc liên
doanh sản xuất và lắp ráp các loại xe tải, xe con, các doanh nghiệp Việt Nam cũng xem
trọng vấn đề sản xuất, lắp ráp và cải tiến xe khách. Trước đây chỉ có nhà máy ơ tơ Hồ
Bình cải tiến xe IFA-W50 sang xe khách, cịn hiện nay miền Bắc có Cơng ty ơ tơ 1-5 và
Cơng ty ơ tơ 3-2 cũng đã có xe khách mang thương hiệu của Việt Nam.
Với đồ án tốt nghiệp có đề tài: “Thiết kế tính tốn hộp số xe khách 36 chỗ” là dịp
để em kiểm nghiệm lại kiến thức đã được học và nâng cao sự hiểu biết của mình.Để hồn
thành được bản Đồ án này ngồi sự nỗ lực của bản thân không thể không kể đến sự chỉ
bảo tận tình của thầy giáo trong bộ mơn và nhà trường. Đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy
giáo Phùng Anh Tuấn.
Tuy nhiên do thời gian và kinh nghiệm thiết kế còn hạn chế, nên Đồ án tốt nghiệp
này khơng thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Vì vậy em rất mong được sự đóng
góp ýkiến của thầy và các bạn để Đồ án tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Thái

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ VÀ CƠ SỞ LÝ LUẬN
TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ THIẾT KẾ
1.1. Tổng quan về hộp số
1.1.1. Nhiệm vụ của hộp số
- Thay đổi tốc độ và mô men truyền trên các bánh xe chủ động
- Thay đổi chiều chuyển động của xe
- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực.

1.1.2. Yêu cầu của hộp số
- Có dải tỷ số truyền hợp lý
- Phân bố các khoảng thay đổi tỷ số tối ưu, phù hợp với tính năng động lực học
yêu cầu
- Có hiệu suất truyền lực cao
- Khi làm việc không gây ồn
- Chuyển số nhẹ nhàng
- Đảm bảo tại một thời điểm làm việc chỉ gài vào một số truyền nhất định
- Kết cấu nhỏ gọn, dê điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa.
SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

22

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Có khả năng trích cơng suất để dẫn động các thiết bị khác
Phân loại hộp số
- Theo phương pháp thay đổi tỷ số truyền chia hộp số hai loại:
+ Hộp số vô cấp: tỷ số truyền thay đổi liên tục trong một khoảng nhất định
+ Hộp số có cấp: tỷ số truyền tăng, giảm theo từng cấp. Trên xe thường dùng
hộp số có 3,4,5 cấp số tiến
- Theo phương pháp truyền lực chia hộp số ba loại:
+ Hộp số cơ khí: truyền lực qua các khâu cơ khí( bộ truyền bánh răng, bộ
truyền đai)
+ Hộp số điện từ : truyền lực bằng điện

+ Hộp số thủy lực: truyền lực bằng chất lỏng
- Theo phương pháp điều khiển chia làm hai loại:
+ Hộp số cơ khí: điều khiển sang số bằng tay
+ Hộp số tự động: điều khiển sang số tự động
1.2. Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu của đồ án
1.2.1. Nhiệm vụ của đồ án
Lựa chọn phương án tối ưu, hoàn thành thiết kế và tính tốn bền hộp số cơ khí cho xe
khách 36 chỗ. Từ đó, mơ phỏng cấu tạo hộp số của thiết kế ra bản vẽ theo tiêu chuẩn
kỹ thuật.
1.2.2. Phương pháp nghiên cứu của đồ án
Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Trong đó, việc nghiên cứu lý
thuyết dựa trên các tài liệu tham khảo về cấu tạo chung và các thông số thiết kế hộp số
cơ khí để nắm rõ cơ sở lý thuyết trong việc tính tốn thiết kế hệ thống. Nghiên cứu thực
nghiệm để lựa chọn được các thông số phù hợp với loại hình xe và điều kiện vận hành
thực tế. Trên cơ sở đó sử dụng các cơng cụ tính tốn để tính tốn, thiết kế hộp số cơ khí
cho xe khách 36 chỗ theo yêu cầu.
1.3. Cơ sở lý luận tính tốn các thơng số thiết kế
-

1.1.3.

Động cơ đốt trong là nguồn lực chính dùng cho các thiết bị động lưc như tàu thuỷ,
tàu hỏa, máy phát, ô tô. Các thiết bị như tàu thủy, tàu hoả, máy phát,…thường làm việc ở
chế độ ổn định. Riêng ô tô máy kéo, nhất là ô tô vận tải do nhu cầu sử dụng nên miền
biến thiên lực kéo và miền biến thiên vận tốc thay đổi trong một giải khá lớn, mà khả
năng thích ứng của động cơ khó thoả mãn. Bên cạnh đó hộp số phải bảo đảm sao cho hệ
FK dụng cơng suất là cao nhất.
số sử
(lí tưởng)
Fk

FK=

Nei

Fk =

v

Me.it.h
v

Nei = Ne max

SVTH: NGUYỄN VĂN
THÁIv
vmax

33

GVHD: PHÙNG ANH
n TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ta biết đường lực kéo lí tưởng của xe có dạng:
FK =

Ne
v

và đường đặc tính khi vẽ:
FK =

M e .i t .η
rbx

hồn tồn khơng có dạng phù hợp. Vì vậy ta phải chọn tỉ số truyền hộp số như thế nào
đó để động cơ phát ra công suất lớn nhất và gần với đặc tính lí tưởng.

Có hai giới hạn xác định miền biến thiên vận tốc (v min÷ vmax) và biến thiên lực kéo (F Kmin ÷
FKmax). Miền biến thiên càng lớn thì việc chọn số tay số và quy luật phân chia càng khó
khăn hơn. Do vậy trong một xe cụ thể với yêu cầu miền biến thiên lực kéo và vận tốc
xác định ta cần giải quyết hai vấn đề:
+ Tìm số tay số Z tối ưu.
+ Tìm quy luật phân chia tỉ số truyền trung gian hợp lí.
Trong chương này của đồ án sẽ trình bày lí luận về chọn tay số tối ưu và quy luật
phân chia tỉ số truyền cho các tay số trung gian.
1.3.1. Cơ sở xác định số cấp số tối ưu của xe
1.3.1.1. Đặc tính kéo của xe

Vì xu hướng là đưa cơng suất kéo P k của xe về gần công suất lớn nhất N emax của
động cơ, với công thức biểu diễn quan hệ của công suất kéo đối với lực kéo và vận tốc: P k
= Fk.v
SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

44

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Do đó ta vẽ đồ thị đường Pkmax = const trên hệ toạ độ (v(m/s), Fk (N)).
Qua đồ thị (Hình1) ta thấy:
+ Điểm A: là điểm ứng với lực kéo ở vận tốc lớn nhất vmax của xe.
+ Điểm B: là điểm ứng với lực kéo lớn nhất của xe ta có vận tốc vB.
(Trong đó lực kéo lớn nhất của xe phụ thuộc vào hệ số bám ϕ của đường).
Vậy ta thấy miền biến thiên vận tốc của xe là khoảng vB÷vA

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

55

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.Đồ thị biểu diễn Pk = Pemax = const.

Hình 1. Đặc tính kéo của động cơ

1.3.2.

Đặc tính động cơ

Hình 2. Đồ thị đặc tính động cơ Me (ne) và Ne max = const.
SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

66

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Với đường công suất Nemax được vẽ trên hệ trục toạ độ (ne, Me) thì đường này cắt
đường đặc tính mơ men Me của động cơ tại hai điểm (Hình 2):
+ Điểm A: tại đó số vịng quay của động cơ là lớn nhất nemax
+ Điểm K: tại đó số vịng quay của động cơ là n K,được xác định bằng phương pháp tìm
giao điểm trên đồ thị.
Miền biến thiên nk÷ nemax của số vịng quay động cơ n k÷ nemax là miền tại đó động
cơ phát ra miền cơng suất lớn nhất.
Vậy qua phân tích trên ta thấy tỉ số truyền chung i ch để xe biến đổi vận tốc từ v B
đến vA là:

i

v
= A = itr .ing
ch v

B

(1)

Trong đó:
+ itr : là tỉ số miền biến thiên trong do đặc tính của động cơ tạo nên

n
i tr = e max
n
k

(2)

+ ing: là tỉ số miền biến thiên ngoài do hộp số tạo nên

i
i ng = h max
i
h min

(3)

(ihmax, ihmin là tỉ số truyền lớn nhất và nhỏ nhất của hộp số cơ khí).
Qua đồ thị hình 2 ta thấy nếu ta chọn i tr tăng (có nghĩa là giảm n k) thì cơng suất
của động cơ Ne giảm (nemax của động cơ là không đổi). Vậy việc thay đổi tỉ số miền biến
thiên trong cần phải hợp lí. Với tỉ số miền biến thiên ngoài i ng xác định được do việc xác
định được ich và itr.
Từ việc lập luận trên ta đi xây dựng cơng thức tính gần đúng số cấp số Z và tiến
hành phân chia tỉ số truyền cho các tay số

1.3.3.

Công thức xác định số cấp số tối ưu

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

77

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giả sử số cấp số của hộp số là Z, qua phân tích các đồ thị và khai triển (3) ta được:

v
v
i ng = nkZ = n max Z
v
v
n max1
nk1

(4)

Ta nhận thấy:

Z −1

i ng≥ itr
(5)
Vậy (1) có thể được viết như sau:

i

v
n
= A = itr .ing ≥ i Z = ( max ) Z
ch v
n
tr
B
k

(6)

Trong trường hợp lí tưởng hố ta có:

Z −1
i ng = itr
Thay vào (1) ta có:

i

ch

= itr .ing = i Z
tr

Logarit hoá hai vế của biểu thức trên ta được:

Z=

1.4.

logi

ch
logi
tr

(7)

Quy luật phân chia tỉ số truyền cho các tay số trung gian
Ta đã biết có hai cách phân chia tỉ số truyền cho các tay số là:

+ Phân chia theo cấp số nhân.
+ Phân chia theo cấp số điều hồ.
Với ơ tơ thường hay sử dụng phương pháp phân chia theo cấp số nhân. Tuy nhiên,
ô tô thường hay sử dụng ở tay số cao của hộp số, do đó nếu dùng cấp số nhân thì số
lượng số truyền ở khu vực này ít hơn so với số lượng số truyền ở số thấp. Vì vậy ở đây đề
xuất một phương án khác, đó là phương án phân chia tỉ số truyền hỗn hợp. Nghĩa là sử
dụng cấp số nhân nhưng công bội q không phải là hằng số mà thay đổi theo các tay số
SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

88

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

trung gian, nhằm giảm bớt được hạn chế trên.
Với tỉ số truyền nhỏ nhất nhất i hZ (ihmin)đã chọn (số truyền thẳng hoặc số truyền
tăng)và tỉ số truyền lớn nhất ih1 (ihmax) xác định từ công thức (3):
i

=
hmax i

i

ng

hmin

Các tỉ số truyền trung gian được xác định theo các công thức ở bảng1. Trong đó:
-

α1: Giá trị bước nhảy thứ nhất.

-

α2: Giá trị bước nhẩy thứ hai.

-

α3: Giá trị bước nhẩy thứ ba,
Nếu ta chọn một bước nhảy α1≠ 1 còn các bước nhẩy khác có giá trị bằng 1 thì

theo cơng thức ở bảng 1 ta được các tỉ số truyền trung gian được tính theo cấp số nhân.
Trong đó bước nhẩy α1, α2, α3 lần lượt được tính như sau:
- Ta chọn sơ bộ:
+ α1 = itr
+ α2 = 1,10
+ Với ih1 đã biết, theo công thức trong bảng trên thay vào ta được α3
- Nếu 1 ≤α3 <1,1 thì thay α1,α2, α3 vào công thức trong bảng trên ta sẽ tính được tỉ số
truyền trung gian của hộp số.
- Nếu α3 <1 thì chọn α3 = 1, rồi tính lại α2 theo ih1 và α1 sau đó thay vào các cơng thức
tính trong bảng 1.
- Nếu α2 < 1 thì chọn α2 = 1, rồi tính lại α1 theo ih1 sau đó thay vào cơng thức trong bảng 1
ta sẽ được các tỉ số truyền trung gian của hộp số

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

99

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảng 1-1. Cơng thức tổng qt tính tỉ số truyền của các tay số khác nhau
Tay số

Tỉ số truyền

Z

0.α 0
α10.α2
3

Z-1

1.α 0.α 0
α1
2 3

Z-2

Z-3

Z-4

Z-5

Z-6

1.α 0
α12.α2
3
3.α 3.α 1
α1
2 3

6.α 4
α14.α2
3
5.α10.α10
α1
2 3
15.α 20
α16.α2
3

Z-7

7.α 21.α 35
α1
2 3

Z-8

8.α 28.α 55
α1
2 3

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

Bước nhảy

Bước nhảy
trung gian 1

Bước nhẩy
trung gian 2

1.α 0.α 0
α1
2 3
1.α1.α 0
α1
2 3
1.α 2.α 1
α1
2 3
1.α 3.α 3
α1
2 3

1.α 4.α 5
α1
2 3
1.α 5.α10
α1
2 3
1.α 6.α15
α1
2 3
1.α 7.α 21
α1
2 3

10

10

1.α 0.
α2
3
α .
3

1.α1.
α2
3
α .
3

1.α 2.
α2
3
α .
3

1.α 3.
α2
3
α .
3

1.α 4.
α2
3
α .

3

1.α 5.
α2
3
α .
3

1.α 6.
α2
3

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CÁC KÍCH THƯỚC
CỦA HỘP SỐ
2.1.
Cấp số tối ưu và xác định thông số động lực học cho xe thiết kế
2.1.1. Thông số cơ bản của xe tham khảo và các tham số khác

Loại ơ tơ

Ơ tơ khách (36chỗ)

Nhãn hiệu

THACO -MOBIHOME

Kích thước bao

Đơn vị

7150 x 2440 x 2952

mm

Trọng lượng toàn bộ

7825

kg

Phân bố lên cầu trước

2538

kg

Phân bố lên cầu sau

5287

kg

Vận tốc lớn nhất của ô tô

22,2

m/s

Động cơ

Diesel

Công suất cực đại Ne

84,64

KW

Số vịng quay, ứng với cơng suất cực đại

3200

v/p

Mơ men cực đại Me

290

N.m

2000

v/p

8,25 – 20

inch

Số vịng quay ứng với Memax
Kiểu lốp

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

11
11

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

12
12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
2.1.2.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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 diễu sự
phụ thuộc của các đại lượng cơng suất, mơ men theo số vịng quay của trục khuỷu động
cơ. Các đường đặc tính này gồm có:
+ Đường công suất:

Ne = f(ne).

+ Đường mô men xoắn:

Me = f(ne).

Khi động cơ làm việc các đại lượng N e, Me, thay đổi theo số vòng quay của trục
khuỷu ne, trị số của ne biến thiên từ nemin ổn định đến nemax.. Trong phần tính tốn này, các
đường đặc tính này được xác định bằng cách sử dụng các công thức thực nghiệm, sau đó
lập quan hệ cơng suất Ne và mô men xoắn Me của động cơ theo ne sau đó ta sẽ vẽ được
các đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ.
2.1.2.1. Cơng suất cực đại của động cơ

Đường biểu diễn công suất của động cơ:
Ne = Nemax.( a.λ’ + b. λ’2 – c. λ’3)
Trong đó:
- λ’ = ne / nN, với nN = 3200.π/30 (rad/s).
- Pe, ne: Cơng suất và số vịng quay tại một điểm trên đường đặc tính của động cơ.
-a, b, c: Các hệ số thực nghiệm Lây- Đec- Man phụ thuộc vào loại động cơ, với động cơ
Diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp:a = 0,5 ; b = 1,5 ; c=1

Đường biểu diễn mô men xoắn của động cơ :Me = 1000.Ne/ ne (N.m)
(Trong đó đơn vị của N e là Kw, của ne là rad/s). Lần lượt thay các giá trị vào các công
thức trên ta được giá trị của Pe và Me (Bảng 2-1)
Bảng 2-1. Quan hệ Ne, Me theo số vòng quay trục khuỷu ne
ne (rad/s)

λ’

Me (N.m)

Ne (KW)

Pk (KW)

66,99

0,2

202,23

80,23

11,93

100,48

0,3

210,95

132,95

18,66

133,97

0,4

216,18

176,18

25,49

167,47

0,5

217,92

197,92

32,13

200,9

0,6

219,38

266,18

38,25

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

13
13

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ne (rad/s)

λ’

Me (N.m)

Ne (KW)

Pk (KW)

234,45

0,7

216,12

280,95

43,54

267,95

0,8

210,95

320,23

47,71

301,44

0,9

202,23

340,03

50,43

334,93

1

174,34

324,34

51,41

368,43

1,1

155,16

350,16

50,33

401,92

1,2

132,49

321,49

46,89

(Pk là công suất truyền đến bánh xe chủ động: Pk = Ne.ηt).
400
350

6.Pe(kw)
Me(N.m)
Pe

300
250
Me
200
150
100
50
0

100
nemin

200

300

400
nemax

500
ne(rad/s)

Hình 3. Đường đặc tính tốc độ ngồi của ơ tơ
2.1.3. Chọn sơ bộ số cấp số và tính tỉ số truyền của hệ thống truyền lực.

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực trong trường hợp tổng quát được xác định

theo công thức sau:
it = ih. if. i0
Trong đó:
- ih: Tỷ số truyền của hộp số chính.
SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

14
14

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- if: Tỷ số truyền của hộp số phụ.
- i0: Tỷ số truyền của truyền lực chính.
Vì xe 1 cầu chủ động, nên truyền lực chính loại đơn nên if = 1.
2.1.3.1.

Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính i0.

Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 được xác định từ điều kiện đảm bảo cho ôtô
đạt vận tốc cực đại:
io =

r .nv
b
i .i .vmax

Z f

Trong đó:
- Hộp số truyền thẳng : iZ = 1 (iZ là tỉ số truyền của tay số cao nhất).
- nv : Số vòng quay trục khuỷu của động cơ tương ứng với vmax của ô tô, nv= 402 (rad/s).
- vmax : Vận tốc lớn nhất của xe (theo xe tham khảo), vmax = 22,2 (m/s).
- rb : Bán kính làm việc trung bình, được xác định theo kích thước lốp.
rb = λ1 . r 0
+ λ1 : Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, λ1 = 0,93
+ r0 : bán kính thiết kế của bánh xe, r0 được tính như sau
ro = (B + d/2).25,4 = 463,5 (mm) = 0,464 (m)
rb = 0,93 . 0,464 = 0,431 (m)
Thay số tính được : i0 = 7,804
2.1.3.2.

Chọn sơ bộ số cấp và tính các tỉ số truyền trung gian của hộp số

Việc tìm số cấp số của hộp số và tính các tỉ số truyền trung gian của hộp số ta tiến
hành trên cơ sở lí luận đã nêu ở chương I.
a. Chọn sơ bộ số cấp số Z của hộp số.

Sau khi xây dựng được đồ thị đường đặc tính tốc độ ngồi (Hình 3). Ta xác định
số cấp số của hộp số theo các bước sau:

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

15
15

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GTVT
-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tìm tỉ số miền biến thiên trong itr.

800

M(N.m)

700

Pe = const

600
500
400
300

Me

K

200
100

A

0

100

200

nk 300

400
nmax

500
ne(rad/s)

Hình 4. Đồ thị Nemax = const theo M và ne
Vẽ đồ thị đường Nemax = const trên hệ toạ độ chứa đường đặc tính tốc độ ngồi của
động cơ Me(ne). Đồ thị Nemax = const (Kw) có dạng hypebol (Hình 4) cắt đồ thị M e(ne) tại
hai điểm A(nmax,MA) và K(nk,Mk), với nmax=402 (rad/s), nk xác định bằng cách tìm toạ độ
điểm K trên đồ thị, ta được nk = 262 (rad/s).

n
i tr = e max = 1,53
n
k

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

16
16

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tìm tỉ số truyền chung ich

Hình 5. Đồ thị biểu diễn Pk
Ta vẽ đường Nemax = const trên hệ toạ độ (F k,V). Đồ thị này có dạng hypebol (Hình
5) cắt đồ thị Fkmax = Fϕ = ϕ.m2.g.m2k = const (ϕ là hệ số bám của đường) tại điểm B. Vận
tốc tại điểm B xác định được bằng cách vẽ đồ thị và xác định tọa độ giao điểm.

i

v
= A = 8,96
ch v
B

Trong đó:
+ vA: Vận tốc lớn nhất của xe, vA = 22,2 (m/s).
+ vB = 2,48 (m/s)
Tìm tỉ số truyền lớn nhất của hộp số imax
Ta tính được tỉ số miền biến thiên ngoài ing:

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

17

17

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

i

i
i ng = ch = max
i
i
tr
min
Từ đó ta tính được ing= 5,86 với imin = 1 (Hộp số truyền thẳng).--> itr= 1,53
Số cấp số Z của hộp số được tính theo cơng thức sau:

Z=

logi

ch
logi
tr

Thay các giá trị đã biết ta tính được Z = 5,15. Chọn sơ bộ cấp số Z = 5. Tuy nhiên
ta sẽ tính tốn các chỉ tiêu về công suất, chỉ tiêu về lực kéo, chỉ tiêu về nhân tố động lực

học D (Bảng 2-4 ứng với Z= 4, bảng 2-5 ứng với Z=5, bảng 2-6 ứng với Z = 6) rồi vẽ đồ
thị cân bằng công suất, cân bằng lực kéo, và đồ thị động lực học cho cả Z = 4 ; 5 và 6
nhằm đánh giá lại số cấp Z ta chọn có hợp lí hay không.
b. Xác định tỉ số truyền của các tay số với số cấp khác nhau

Các tay số trung gian được phân chia theo phương pháp đã đề ra ở chương I, vậy
ta sử dụng các công thức tổng quát trong bảng 1-1 để tính các tỉ số truyền của các tay số
trung gian.
Trong đó các bước nhẩy α1, α2, α3 đối với mối số cấp số (Z) lần lượt được tính
như sau:
Số tay số Z = 5.
+ α1 = itr = 1,53
+ Ta chọn sơ bộ α2 = 1,1.

+ i1 = α14. α26. α34 do đó, với

ta chọn α3 = 1, rồi tính

v
i = A
1 i .v
tr B

= 5,86. Thay số ta tính được α3=0,88. Với α3< 1

i
α 2 = 6 1 = 1,0112
α4
1

Số tay số Z = 4.
+ α1 = itr = 1,53
SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

18
18

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Chọn sơ bộ, α2 = 1,1.

+ α3 =

i
1
α13 .1,13

= 1,2293

Số tay số Z = 6.
+ α1 = itr = 1,53
+ α2 được chọn, α2 = 1,1.

+ α3 =

i
1
10 5 10
α .1,1
1

i
α 2 = 10 1
α 5
1

= 0,8762, với α3< 1 ta chọn α3 = 1, rồi tính lại

= 0,9648, với α2< 1 ta chọn α2 = 1 và tính lại

α1 = 5 i = 1,4242
1

Theo công thức tổng quát (Bảng 1-1), thay giá trị của α1, α2, α3 ứng với mỗi cấp
số ta sẽ được tỷ số truyền của các tay số (Bảng 2-2)

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

19
19

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảng 2-2.Tỉ số truyền của các tay số ứng với số cấp số khác nhau

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

20
20

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
Số cấp

Tay số

Tỉ số truyền

1

5,86

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bước nhẩy

Bước nhẩy
trung gian 1

Bước nhẩy
trung gian 2

2,27
2

2,57

1,35

Z’=4

1,68
3

1,53

1,22
1,10

1,53
4

1,00

1

5,86
1,58

2

3,70

1,01
1,56

Z’=5

3

2,36

1,00
1,0110

1,54
4

1,53

1,00
1,01

1,53
5

1,00

1

5,86
1,42

2

4,11

1,00
1,42

Z’=6

3

2,88

1,00
1,00

1,42
4

2,02

1,00
1,00

1,42

2.1.3.3.

5

1,42

6

1,00

1,00
1,00

1,42

Xác định vận tốc của ô tô tương ứng với từng số truyền

Vận tốc chuyển động của ô tô ở các tay số được xác định theo công thức sau:

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

21
21

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

r .ne
vZm = b
i .i .i
0 f Zm
Trong đó:
- Z chỉ số chỉ số cấp số của hộp số đang tính, Z = 4 - 6.
- m chỉ số chỉ tay số đang tính m = Z.
- Các thơng số khác đã biết.
Lần lượt thay số ta tính được vận tốc của ô tô theo từng số truyền ứng với số cấp
số Z khác nhau (Bảng 2-4, 2-5, 2- 6).
2.1.4.
Xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lưc học của ô tô
2.1.4.1.
Xác định chỉ tiêu về cơng suất
a. Phương trình cân bằng công suất

Trường hợp ôtô làm việc tổng quát trên dốc nghiêng:
Pk = Pf + Pω± Pi± Pj + Pm
Trong đó :
- Pk là công suất kéo ở bánh xe chủ động, được xác định theo công thức :
Pk = Ne – Pr = Ne.ηt
- Pf là phần công suất tiêu hao cho cản lăn
Pf = m.g.f.cosα.v
- Pω là phần công suất tiêu hao cho cản khơng khí :
Pω = Cω .ρ.A.v3/2
Trong phương trình chỉ cần xác định thành phần cơng suất P k, Pf, Pω theo tốc độ
của từng số truyền của hộp số vì các thành phần cơng suất tiêu hao khác quá nhỏ ta có thể
bỏ qua.
b. Đồ thị cân bằng cơng suất ( Hình 6)

Để xây dựng đồ thị công suất tiêu hao cho cản lăn P f và cơng suất cản khí P ω ta chỉ
cần xác định các giá trị của chúng tại một số điểm từ vmin - vmax.

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

22
22

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảng 2-3. Giá trị Pω và Pf theo vận tốc tại một số điểm thuộc vmin- vmax
V

0.0

3.7

5.5

7.4

9.2

11.1 12.9 14.8 16.6 18.5 20.3 22.2

Pω

0.0

0.1

0.2

0.5

1.1

1.9

Pf

0.0

5.2

7.7

10.4 13.0 15.6 18.2 20.8 23.4 26.1 28.6 31.3

3.1

4.6

6.5

9.0

11.9 15.5

Nhận xét:
- Trị số của đường biểu diễn công suất P k là như nhau ở mọi số truyền khi hiệu suất ηt =
const với 1 loại xe (Giá trị Pk được tính ở bảng 2-1).
- Đường biểu diễn Pf là đường bậc nhất qua gốc toạ độ .
- Đường biểu diễn đồ thị Pω là đường cong Pω= f(v3) được cộng tiếp với Pf theo trục tung.
- Trên đồ thị đoạn nằm giữa Pk và (Pf + Pω) là công suất dư. Cơng suất dư này để ơtơ có
thể khắc phục công suất cản lên dốc, công suất cản tăng tốc, cơng suất cản ở mc kéo.
2.1.4.2.

Xác định chỉ tiêu về lực kéo

a. Phương trình cân bằng lực kéo

Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô khi chuyển động tổng quát lên dốc với đầy
đủ các thành phần lực cản được biểu diễn theo dạng sau:
Fk = Ff + Fω± Fi± Fj
Phương trình có thể viết dưới dạng khai triển:

M e.io.i .iz.η t
V2
f
= m.g.f.+ C w.ρ .A.
± m.g.
q ± δ .m.j+ n.ψ.Q
i

r
2
b

Trong đó :
- Fk là lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động.
- Ff là lực cản lăn.
- Fj là lực cản quán tính.
- Fi là lực cản lên dốc.
- Fω là lực cản khơng khí
- δI là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng của các chi tiết quay khi tăng tốc
SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

23
23

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
δi = 1 + σ1.i3h1+ σ2 với

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

σ1 = 0,04 ÷ 0,05
σ2 = 0,03 ÷ 0,04

b. Đồ thị cân bằng lực kéo (Hình 7)
Lập bảng tính Fk theo vận tốc của từng số truyền (Bảng 2-4, 2-5, 2-6).
Với các giá trị i0, if, rb, ηt là khơng đổi do đó giá trị của lực kéo F k sẽ thay đổi theo

hai thông số là mô men xoắn và tỷ số truyền của hộp số. Do đó cơng thức xác định F k có
thể viết dưới dạng:

FkZm = C. Me. iZm , Với C =

io.i .η t
f
r
b

Trong đó:
- Me thay đổi từ Memin đến Me(nemax)
- FkZm lực kéo ở số truyền đang tính ứng với hộp số có số tay số là Z
- Các thơng số cịn lại ta đã biết
Thay số ta tính được giá trị của Fk cho từng tay số ứng với Z khác nhau
Lực cản lăn Ff = m.g.f = const = 1408,5 (N)
Lực cản khơng khí được xác định theo công thức :

ρ .Cω .A.v2
Fω =
2
Qua công thức ta thấy Fω là một đường cong bậc 2 chỉ phụ thuộc vào vận tốc của
xe, với v biến thiên từ v min đến vmax ta sẽ xác định được các giá trị của F ω (Bảng 2-4, 2-5,
2-6).
Nhận xét:
- Ffđược biểu diễn trên đồ thị là đường thẳng song song với trục hoành (ở trường hợp này
coi hệ số cản lăn f= const).
- Fω là đường parabol phụ thuộc vào trị số vận tốc bình phương.
- Fk của tay số lớn nhất cắt đường biểu diễn lực cản (F f +Fω), tại giao điểm đó dóng xuống
trục hồnh ta được vmax.

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

24
24

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Ở các vận tốc khác khoảng tung độ nằm giữa F k và (Ff + Fω) là lực kéo dư được tính
bằng hiệu số: Fkd = Fk-(Ff +Fω), dùng để ơtơ khắc phục lực cản lên dốc, lực cản tăng tốc.
2.1.4.3.

Xác định chỉ tiêu về nhân tố động lực học D

a. Phương trình nhân tố động lực học D

Phương trình nhân tố động lực học của ôtô (ở điều kiện chở tải định mức) được
viết như sau:

F − Fω
D= k
m.g
b. Đồ thị nhân tố động lực học khi ô tô chở tải định mức (Hình 8).

Để xây dựng đồ thị D ta lập bảng tính các giá trị của D (Bảng 2-4, 2-5, 2-7) theo
phương trình nhân tố động lực học:

D

F
−F
= kZm ωZm
Zm
m.g

(m: chỉ số ứng với số truyền đang tính, m = Z)
Bảng 2-4.Giá trị các chỉ tiêu động lực học của xe ứng với Z= 4
V1

0.63

Pk1

11.93

Fk1

18.87

D1

0.241

V2

1.44

Pk2

11.93

Fk2

8.29

D2

0.106

V3

2.42

Pk3

11.93

Fk3

4.92

SVTH: NGUYỄN VĂN THÁI

25
25

GVHD: PHÙNG ANH TUẤN