Chương III TÍNH TOÁN SỨC KÉO ppt

Chương III
TÍNH TOÁN SỨC KÉO


I. Các dạng tính toán dức kéo.
Tính toán sức kéo là thiết lập mối quan hệ giữa các thông số chất lượng
kéo, thông số vận tốc với các thông số kết cấu của toàn xe và các cụm của nó.
Nói các khác tính toán sức kéo là xác định các thông số cơ bản của
động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo cho xe có vận tốc lớn nhất trên
đường tốt, có khả năng chuyển động trên các loại đường có hệ số cản lớn.
Có hai dạng tính toán sức kéo:
 Tính toán kiểm nghiệm.
 Tính toán thiết kế
1. Tính toán theo kiểm nghiệm.
a. phạn vị ứng dụng:
 với các cầu xe có sẵn.
 Các thông số kết cấu cơ bản của xe đã biết
(như
e
N
,
h
i
,
0
i
,
k
r
…).

b. mục đích: Xác định các thông số đánh giá chất lượng kéo
(D,v…) chất lượng vận tốc, tìm ra khả năng hoạt động của xe.
c. Thông số ban đầu (đầu vào): trọng lượng toàn bộ xe
G
,
công thức bánh xe, đặc tính ngoài của động cơ,
h
i
,
0
i
,
δ
,
K
, điều kiện đường (
f
,
ϕ
,
α
…). Nếu không đủ các thông số trên thì tham khảo xe cùng loại.
d. Nhiệm vụ tính toán theo kiểm nghiệm:
 Xác định vận tốc có thể có ở điều kiện đường
xá đã cho.
 Xác định lực cản lớn nhất
maxc
P
mà xe có thể
khắc phục được.

 Xác định khả năng tăng tốc của xe (
tt
J
,
tt
t
,
tt
S
)
 Xác định các thông số đánh giá chất lượng
phanh.
e. Kết quả nhận được:
 Đặc tính P_V.
 Đặc tính D_V.
 Đặc tính tăng tốc của ô tô.
2. Tính toán thiết kế.
a. Phạn vi ứng dụng: khi thiết kế xe mới khi
cho sẵn các yêu cầu sử dụng.
b. Mục đích: xác định các thông số kết cấu của
xe để thoả mãn các đặc tính sử dụng (thoả mãn các yêu cầu đặt
ra). Đây là bài toán ngược với bài toán kiểm nghiệm.
c. Thông số ban đầu: là các yêu cầu về kĩ
thuật mà xe phải đạt được ( trọng lượng
G
,
max
v
, góc dốc cần
vượt, khoảng sáng gầm xe…).

d. Nhiệm vụ tính toán: (để thỏa mãn mục đích
đặt ra).
• Xác định trong lượng xe
G
.
• Xác định tổng số cầu xe và số cầu chủ
động.
• Xác định công suất động cơ
e
N
, từ đó
chọn động cơ có sẵn hay yêu cầu thiết kế động cơ mới.
• Xác định khoảng động học, khoảng lực
học của ô tô.
• Xác định khoảng vận tốc, số lượng số
truyền và
hi
v
của từng số truyền (phân chia vận tốc cho
từng số truyền).
• Xác định tỉ số truyên của các cụm
trong httl.
• Tính toán kiểm nghiệm như trên để
kiểm tra các thông số vừa tính toán.
II. Đặc tính kéo và đặc tính động lực học của ô tô.
1. Đặc tính kéo.
Định nghĩa.
Là đồ thị biểu diễn mối quan hệ lực kéo tính theo động cơ và vận
tốc của xe ở các số truyền khác nhau.
k

P
=
( )
f v
hay
k
P
=
e
tl
i
N
v
η
Trong đó:
k
P
(N),
e
N
(W),
i
v
=
e
k
tli
r
i
ω

(m/s),
tl
η
.
a. Phương pháp xây dựng đặc tính kéo:
 Sử dụng đặc tính ngoài của động cơ, lấy một
loạt các trị số khác nhau của công suất
1e
N
,
2e
N
, …,
ei
N

trên đặc tính ứng với các
1e
ω
,
2e
ω
, …
ei
ω
.
 Tính các giá trị
i
v
cho số truyền thứ nhất (

1h
i
).
 Tính
11k
P
,
12k
P
, …,
1k i
P
cho số truyền đã chọn.
 Cũng làm các bước tương tự cho các số
ruyền tiếp theo.
 Xây dụng đồ thị
e
N
_
e
ω

⇒

k
P
_
v
.
b. Cho thí dụ một đồ thị dạng

k
P
_
v
với xe 4
số truyền và từ đồ thị ta có nhận xét:
 Cho phép xác định
maxk
P
của ô tô theo động cơ (vì vẽ
theo đặc tính ngoài, nhiên liệu cung cấp tối đa).

maxk
P
ở từng số truyền.
 Không thể đánh giá chất lượng keo của xe ( vì với 2 xe
có cùng một đặc tính kéo thì xe nào có trọng lượng nhỏ
hơn, đặc tính khí động học tốt hơn thì có đặc tinh kéo
tốt hơn).
Để đánh giá chất lượng động lực học, ta phải sử dụng một thông
số có kể đến yếu tố trọng lượng. Đó là nhân tố động lực học
D
.
2. Nhân tố động lực học D, đặc tính D_V.
a. Nhân tố động lực học
D
.
Từ phương trình cân bằng lực kéo:
k
P

=
P
ψ
+
P
ω

±

j
P
+
mk
P
.
k
P P
G
ω
−
=
P
G
ψ
+
j
g
δ
+
mk

P
G
=
D
⇒
D
=
k
P P
G
ω
−
=
ψ

±

i
j
g
δ
+
mk
P
G
 Không kéo moóc:
D
=
k
P P

G
ω
−
=
ψ

±

i
j
g
δ
.
 Không kéo moóc,
v const=
:
D
=
ψ
.
 Khi
P
ω
= 0:
D
=
k
P
G
=

e
ϕ
= lực kéo
riêng của động cơ.
b. Đặc tính D_V.
Nhân tố động lực học
D
của ô tô có thể biểu diễn bằng đồ thị. Đồ
thị nhân tố động lực học biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa nhân tố động
lực học
D
và vận tốc chuyển động của ô tô
v
khi ô tô có tải trọng đầy và động
cơ làm việc với chế độ toàn tải.
D
=
( )
f v
Phương pháp xây dựng :
Điểm đặc biệt:
 Hình dạng tương tự như P_V.
 Điểm bắt đầu ứng với
d
v
.
 Điểm
M
ứng với
max

D
.
 K điểm kết thúc đường đặc tính.
 T điểm ứng với
maxe
N
, thường gọi là điểm tính
toán.
 Vận tốc của ô tô trong khoảng mỗi số truyền
từ
d
v
đến
k
v
.
 Vận tốc ứng với điểm
i
M
có
maxi
D
gọi là vận
tốc tới hạn.
v
>
th
v
là vùng làm việc ổn định của ô tô.
v

<
th
v
là vùng làm việc không ổn định của ô tô.
Giữa các đường đặc tính của các số truyền có khoảng trùng điệp. Vì vậy
khi đổi số, ô tô đều làm việc ở khu vực có tốc độ ổn định.
c. Nhân tố theo điều kiện bám.
Trong một số trường hợp, bánh xe của ô tô có thể bị trượt nên
không sử dụng hết khả năng động lực học của ô tô. Ví dụ trên đường trơn,
ϕ

nhỏ
⇒
lực kéo cực đại bằng lực bám.
maxk
P
=
P
ϕ
=
.G
ϕ
ϕ
⇒
D
=
k
P P
G
ω

−
=
2
.G KFv
G
ϕ
ϕ
−
Điều kiên cần và đủ để xe chuyển động được là:
ϕ

≤

D

≤

D
ϕ

d. Đặc tính D_V khi tải trọng thay đổi.
Trong sử dụng
G



⇒

D


, đánh giá chất lượng động học
trong các trường hợp khi
G


?
x x
D G
=
DG

⇔

x
D
=
D
x
G
G
Đường đặc tính động lực học của ô tô được lập ra bên góc phần tư bên
phải của đồ thị tương ứng với trường hợp ô tô có tải trọng đầy, góc phần tư
bên trái của đồ thị ta vạch từ gốc toạ độ những tia làm với trục hoành các góc
β
khác nhau với điều kiện
tg
β
=
x
D

D
=
x
G
G
. Như vậy ứng với mỗi tải trong
x
G

thì ta vẽ được một tia trên đồ thị.
Nếu
x
G
=
G
thì
tg
β
= 1, tia làm với trục hoành một góc 45 độ. Các
tia hợp với trục hoành góc lớn hơn 45 ứng với
x
G
>
G
(quá tải), các tia ứng với
góc nhỏ hơn 45 ứng với
x
G
<
G

(chưa đầy tải).
e. Sử dụng đồ thị D_V.
 Xác định
v
theo điều kiện đường
ψ
cho
trước. Khi
α
= 0, đường tốt (
f
= 0,01 – 0,02)
⇒

v
=
max
v
của ô tô. Khi biết
1
ψ
và quá tải 140%
⇒

'
v
(tối đa). Chọn
v
và
ψ

hợp lý ở điều kiện đường cho
trước. Giả thiết cho
1
ψ
và
D
ϕ
(
1
ψ
<
D
ϕ
)
⇒
xe có thể chuyển động ở một
phần số 3 và cả số 2. không đi được ở số 1 vì
D
ϕ
<
D
.
 Xác định được
max
ψ
xe có thể khắc phục
được khi cho trước
v
. Cũng xác định được góc dốc xe vượt được vì
D

=
ψ
;
ψ
=
cosf
α
+
sin
α
. Nếu biết trước
f
và
D
có thể tính được
α
.
sin
α
=
2 2
1 1 1
2
1
1
1
D f f D
f
− + −
+

Nếu
2
1
f
<< 1
⇒

sin
α
=
2
1 1 1
1D f D− −
.
Nếu
1
D
=
max
D

⇒

max
α
với
max
sin
α
=

2
max 1 max
1D f D− −
.
 Xác định khả năng tăng tốc của xe. Khi
mk
P
=
0 và điều kiện đường cho trước (
ψ
hoặc
f
).
D
=
ψ

±

j
g
δ
Vậy ta có :
j
=
dv
dt
= (
D
ψ

−
)
g
σ
xây dựng được đường
j
=
j
(
D
ψ
−
).
 Xác định được
mk
P
(ới
dv
dt
= 0)
D
=
ψ
+
mk
P
G

⇒

mk
P
= (
D
ψ
−
).
G
III. Khoảng động học, khoảng lực học của bánh xe.
Đặc tính P_V và D_V cho phép xác định khoảng động học, khoảng lực
học. Từ đó cho phép đánh giá chất lượng vận tốc_chất lượng kéo của ô
tô.
1. Khoảng động học
k
d
.
Định nghĩa:
k
d
=
max
min
t
t
v
v
= vận tốc tính toán lớn nhất/vận tốc tt nhỏ nhất.
Ở đây,
mint
v

có thể lấy từ D_V hoặc P_V ứng với điểm T(diểm
tính toán có
maxe
N
) của số truyền
1h
i
.
maxt
v
ứng với điểm T của số truyền cao
nhất(thường là số truyền thẳng). Hoặc theo công thức
i
v
=
N k
tli
r
i
ω
. Với hệ thống
truyền lực không có hộp số phân phối và vi sai 1 cấp thì:
maxt
v
=
min
N k
tl
r
i

ω
=
0
N k
hc c
r
i i i
ω
;
mint
v
=
max
N k
tl
r
i
ω
=
1 0
N k
h c
r
i i i
ω
Khi đó
k
d
=
1h

hc
i
i
. Bảng
k
d
của một số xe:
Kí hiệu xe
Công thức
bánh xe
Khoảng động học
k
d
k
d
∑
UAZ – 31512 4
×
4 4,124 8,000
TOYOTA LANDCRUISEU 4
×
4 4,843 9,506
GAZ – 66 4
×
4 6,480 12,720
MERCEDES BENZ UNIMOG UL 4
×
4 8,478 14,165
ZIN – 131 6
×

6 7,44O 15,475
URAL – 4320 6
×
6 7,759 12,830
KPAZ – Z55B1 6
×
6 7,969 14,771
GMC M35AZ 6
×
6 7,606 14,375
Với ô tô nhiều cầu thì hộp số phụ có 2 tỉ số truyền, có 2 khái niệm
về
k
d
:
 Khoảng động học thường xuyên sử dụng
k
d
.
 Khoảng động học toàn bộ
k
d
∑
.
Với
k
d
=
1h
hc

i
i
.
pc
pc
i
i
=
1h
hc
i
i
k
d
∑
=
1h
hc
i
i
.
_p thap
pc
i
i
(
_p thap
i
<
pc

i
).
Khoảng động học đặc trưng cho giới hạn biến đổi vận tốc ở vận
tốc góc ổn định của động cơ. Tuy nhiên ỏ đây mới xét
_t toan
v
phụ thuộng vào
tl
i

mà chưa đề cập đến điều kiện chuyển động cụ thể của xe.
Xét về động lực học, đôi khi ở số truyền thấp ô tô không sử dụng
hết khả năng động lực học của nó do không đảm bảo điều kiện bám. Ngược
lại, ở số truyền cao lại không phát huy được vận tốc tối đa do không đủ nhân tố
động lực học (
f
<
min
D
ở số truyền cao). Do vậy,
k
d
cần gắn liền với khoảng
lực học.
2. Khoảng lực học
l
d
.
Định gnhĩa: là khoảng tỉ số giữa lực kéo tính toán theo động
cơ ở số truyền phấp và số truyền cao.

l
d
=
1k t
kct
P
P
Trong đó:

1k t
P
=
maxe
tli
ti
N
v
η
;
ti
v
=
N k
tli
r
i
ω
⇒
l
d

=
max
min
t
t
v
v
.
1tl
tlc
η
η
=
k
d
.
1tl
tlc
η
η
.
Thường thì
1tl
η
>
tlc
η
nhưng số cao thương là số truyền thẳng nên
có thể coi
tl

η
=
1tl
η
=
tlc
η


⇒
l
d
=
k
d
Khi xác định khoảng lực học của xe chúng ta cần lưc ý :
 Điều kiển để coi sử dụng triệt để lực kéo của
ô tô ở số truyền thấp là :
`
1t
D

≤

D
ϕ
hay
1k t
P P
G

ω
−

≤

G P
G
ϕ ω
ϕ
−
⇒
1k t
P
G

≤

G
G
ϕ
ϕ
(
∗
)
 Điều kiện để có thể đạt
v
lớn thất: ở số
truyền cao (điều kiện bám tốt vì
ϕ
luôn ở giá trị cao):

ct
D

≥

min
ψ
hay
2k t
P P
G
ω
−

≥

min
ψ
⇒
kct
P
G
≥
min
ψ
+
P
G
ω
(

∗
∗
)
Từ ta nhận thấy khoảng lực học tối ưu
ltu
d
1k t
kct
P
P
=
l
d

≤

min
.
G
P
G
G
ϕ
ω
ϕ
ψ
+
=
ltu
d

 Nếu
l
d
>
ltu
d
không sử dụng hết lực kéo ở
số thấp hoặc klhông đủ nhân tố động lực học
D
để đạt
max
v
.
 Nếu
l
d
<
ltu
d
thì
k
P
giảm ở số thấp (
1t
D
<
D
ϕ
) hoặc
max

v
( )
⇒
khi tính toán kéo kiểm nghiệm cần xác định
l
d
và
k
d
rồi so sánh chúng với
ltu
d
để đánh giá chất lượng vận tốc và chất lượng kéo của ô tô.
IV. Quátrình tăng tốc của ô tô.
1. tính năng tăng tốc của ô tô.
Định nghĩa: là khả năng tăng nhanh vận tốc sau khi khởi hành hoặc
sau khi đổi số.
Tính năng tăng tốc được đánh giá bằng thời gian tăng tốc(
tt
t
) và quãng
đường tăng tốc (
tt
S
). Đây là hai thông số có ý nghĩa lớn. ( cho ví dụ
tb
v
cao ở
xe buýt)
Quá trình tăng tốc của ô tô chia ra làm nhiều giai đoạn:

 giai đoạn 1: ly hợp bắt đầu đóng,
bánh xe bắt đầu lăn, lái xe tăng lượng nhiên liệu cung cấp.
 giai đoạn 2, 3: bánh xe tăng tốc
bx
ω

Z
, có sự trượt của ly hợp cho đến khi ly hợp đóng hoàn toàn. Sau đó lái xe
tiếp tục tăng lượng nhiên liệu, xe tăng tốc đến khi
e je
M M M
ψ
+ =
thì kết
thúc quá trình tăng tốc. Tuy nhiên giai đoạn 1 xảy ra rất nhanh nên quá trình
tăng tốc chỉ tính từ khi ly hợp đóng hoàn toàn.
2. Đồ thị tăng tốc của ô tô.
Để xác định được thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc của
ô tô, ta cần xác định đồ thị gia tốc của xe.
a. Đồ thị gia tốc của xe.
Ta có :
i
dv
dt
=
i
j
=
.
g

δ
(
i
D

−

ψ
) với
ψ
= const ( điều kiện
đường không đổi)
⇒
đồ thị J_V
⇒
1
j V−
b. Đồ thị thời gian tăng tốc.
j
=
dv
dt
;
dt
=
1
j
dv

⇒

t
=
1
dv
j
∫
c. Đồ thị quãng đường tăng tốc.
v
=
ds
dt
⇒
dS
=
.v dt
⇒
S
=
vdt
∫
V. Xác định trọng lượng xe và số lượng cầu xe.
1. Xác định trọng lượng xe(
a
G
).
Các thông số ban đầu:
 Với xe vận tải : trọng tải
 Với xe hành khách: hành khách.
 Với xe dùng làm xe kéo:
maxk

P
và các thông số khác như
max
α
, tính chất nền đường.
Với xe vận tải nhiều công dụng: (,
a
G
là trọng lượng bản thân và tải
trọng của xe,
tt
K
hệ số tải trọng tính toán, chọn trên cơ sở xe cùng loại
đã biết.)
a
G
=
t
tt
G
K
Khi tính toán sơ bộ :
t
G
< 1,5 KN
tt
K
= 0,5
÷
0,8

t
G
từ 30 KN trở lên.
tt
K
= 1,2
÷
1,3
2. Chọn số lượng cầu xe.
Việc chọn số lượng cầu xe phụ thuộc vào tải trọng pháp tuyến cho
phép phân bố trên các cầu xe khi tham gia giao thông. Thông thường
zi
P

≤
60
KN. Vì sao phải chọn nhiều cầu?
Số lượng cầu quyết định tính năng thông qua của ô tô (
P
ϕ
=
ϕ
G
ϕ
). Với
xe vận tải, người ta thường phân bố tải trọng cho cầu sau > cầu trước để tăng
G
ϕ
.
Thường thì :

G
∑
xe < 100 KN chọn 4
×
2.
G
∑
xe < 160 KN chọn 6
×
4.
VI. Xác định công suất lớn nhất lớn nhất của động cơ.
maxe
N
được xác định từ điều kiện đảm bảo
v
cho trước của xe( thường
là vận tốc lớn nhất
max
v
mà xe có thể đạt được).
Xác định
maxe
N
theo công thức:
e
N
.
η
∑
=

k
P
v

⇒
e
N
=
k
P v
η
∑
o
k
P
=
ψ
G +
P
ω
( ứng với
max
v
thì
j
P
= 0,
km
P
= 0)

o
e
N
=
maxe
N
=
min
max
G P
v
ω
ψ
η
+
∑
(
∗
)
Từ (
∗
) ta thấy
maxe
N
phụ thuộc vào
ψ
=
f
+
i

.
o Trên đường nhựa tốt:
f
= 0,015
÷
0,025.
o
i
=
tg
α
là độ dốc:
i
= 0,01
÷
0,15.
⇒
ψ
= 0,025
÷
0,040
maxe
N
phụ thuộc vào một khoảng rộng , do đó nó có thể xác định theo hệ
số quy dẫn
ψ
và được đặt tên là
0
ψ
.

e
N
=
maxe
N
=
min
max
G P
v
ω
ψ
η
+
∑
=
1
η
∑
.
min
P
G
ω
ψ
 
+
 ÷
 
.

maxt
v
.
1
1
G
Đặt
0
ψ
=
min
P
G
ω
ψ
 
+
 ÷
 
ta có:
e
N
=
maxe
N
=
0
ψ
maxt
v

G
Loại xe
Công
thức
bánh
xe
Trọng
lượng
G
(KN)
maxe
N
(KW)
maxt
v
m/s
( km/h)
0
ψ
GAZ-66-01 4
×
4 58 84,6_115 25,0_90 0,058
MERCERDES BENZ U
140L
4
×
4 90 102_139 24,7_89 0,046
MAZ 5335 4
×

2 149,5 132,4_180 23,6_85 0,038
MERCERDES BENZ 1222A 4
×
4 120,0 159_216 25,8_93 0,051
KAMA3 - 53212 6
×
4 184,25 154,4_210 22,2_80 0,038
ZIL - 131 6
×
6 116,85 110,3_150 22,2_80 0,042
VII. Phân chia vận tốc cho các số truyền.
Mục đích:
 Xác định
k
d
,
l
d
của xe.
 Chọn số lượng số truyền và vận tốc tính toán
tt
v
ở mỗi số
truyền.
1. Xác định khoảng động học
k
d
, khoảng lực học
l
d

.
Nếu biết
mint
v
và
maxt
v
theo yêu cầu thì :
k
d
=
max
min
t
t
v
v
.
Nếu như chỉ biết
maxt
v
(thường là như vậy), trước tiên ta phải xác định
l
d
của xe. Sau đó cho
k
d
=
l
d

⇒

mint
v
(
mint
v
=
maxt
v
/
k
d
).
l
d
=
1k
kc
P
P

≤

min
G
G
P
G

ϕ
ω
ϕ
ψ
+
=
[ ]
l
d
Với cách chọn trên, có thể hạn chế khả năng cơ động của ô tô(
đôi khi cần ô tô chạy ở
min
v
= 1
÷
1,5 km/h). Nếu cần có thể hiệu chỉnh
mint
v

(trong khi không làm thay đổi
l
d
mà chỉ làm thay đổi
k
d
).
Với
min
v
=

mint
e
v
d
(
e
d
=
min
N
e
ω
ω
khoảng động học của động cơ)
[ ]
l
d
=
min
.
G
P
G
G
ϕ
ω
ϕ
ψ
+
=

0
ϕ
ψ η
∑
.
G
G
ϕ
o Chọn
ϕ
= 0,7
÷
0,8 để đảm bảo xe có thể sử dụng hết
G
ϕ
.
o Qua cách chọn trên thì
mint
v
bị hạn chế (bị chặn dưới) bởi
điều kiện bám:
maxk
P
=
min
e tl
t
N
v
η

≤

G
ϕ
ϕ

⇒

mint
v

≥

e tl
N
G
ϕ
η
ϕ
2. Các phương pháp phân chia khoảng vận tốc cho các
số truyền.
Mục đích: để sử dụng hợp lý
k
d
(vừa đảm bảo chất lượng kéo
tốt, vừa đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu cao trong mọi điều kiện hoạt động của ô
tô).
Yêu cầu: việc phân chia cho các số truyền cần:
 Nhận được

tb
v
cao.
 Đảm bảo có tính năng tăng tốc tốt.
 Nâng cao tính kinh tế nhiên liệu.
 Đảm bảo xe có khả năng kéo tốt.
Thường lấy yêu cầu thứ nhất làm cơ bản, các yêu cầu khác ở
mức độ này hay mức độ khác sẽ được nhân nhượng.
a. Đảm bảo xe nhận được vận tốc cao.
Yêu cầu này thường ứng với xe nhiều công dụng, hoạt
động ở các điều kiện rất đa dạng và với các
h
i
khác nhau.
Đương nhiên
tb
v
càng cao trên mỗi đoạn đường
i
ψ
ô tô
đều vượt qua ở tốc độ lớn.
Vận tốc
v
lớn nhất trên mỗi đoạn đường:
v
=
.
tl e
N

P P
ψ ω
η
+
(
e
N
Z
,
tl
η
Z
thì
v
Z
. Vận tốc thực tế của
xe có thể nhỏ hơn giá trị trên. Song trong những điều kiện cụ thể đã cho, vận
tốc càng lớn nếu
e
N
được sử dụng càng lớn và
tl
η
càng cao
⇒
v
=
( )
,
e tl

f N
η
.
Nếu biểu diễn qua thông qua hệ số sử dụng công suất
γ
(
γ
≤
1):
e
N
=
γ

maxe
N
tl
η
cũng phụ thuộc và mức độ sử dụng công suất. Khi xe
chuyển động đều, có thể coi
tl
η
phụ thuộc tuyến tính vào công suất truyền, hay:
tl
η
=
γ
max
η
.

Lực kéo của ô tô trong trường hợp này (
mk
P
= 0,
j
P
= 0,
P
ω
= 0):
k
P
=
P
ψ
+
P
ω
=
P
ψ
G
G
=
e
ϕ
.
G

⇒

v
=
2
max maxe
e
N
G
γ η
ϕ

( )
∗

(
max
η
hiệu suất lớn nhất của ô tô ở tỉ số truyền cho trước
khi sử hoàn toàn công suất của động cơ.)
Như vậy :
v
=
( )
2
f
γ
.
 Nếu muốn
v
↑
cần

↑
γ
.
 Nếu
γ
↑
thì
v

↑
.
 Nếu
γ
= 1 thì
v
luôn đạt
max
v
e
N
luôn được sử dụng ở
maxe
N
với
tl
η
= const. Tới đây, từ
việc
cao
v

⇒
phân chia
γ
để có
tbcao
γ
.
Ta giả thiết ở mỗi số truyền, xe sử dụng với vận tốc tính
toán
ti
v
(động cơ làm việc ở số vòng quay không đổi
N
n
ứng với
maxe
N
). Như
vậy,
tl
η
và
P
ω
không đổi trong toàn bộ khoảng biến thiên của
γ
từ 0
→
1.

Ta đặt:
ti
ϕ
=
max max
.
.
e
ti
N
v G
η

Lực kéo riêng tính toán khi đó là:
e
ϕ
=
2
γ
.
ti
ϕ

( )
∗∗
. Ta xây
dụng được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số
γ
với lực kéo riêng theo
động cơ

e
ϕ
ở một số truyền (dạng parabbol).
Nhận xét đồ thị :
• Khi chuyển động với 1 vận tốc
không đổi ở một số truyền cho trước, xe có thể khắc phục lực cản bất
kì biến thiên từ
ψ
=
P
G
ω
 
−
 ÷
 
đến
ψ
=
ti
P
G
ω
ϕ
 
−
 ÷
 
.
• Khi lực cản tăng, ô tô vẫn tiếp

tục chuyển động được ở số truyền đó khi sử dụng khả năng thích ứng
của động cơ hoặc chuyển về số thấp hơn ngay sau số truyền đó. Khi
đó
e
ϕ
không đổi còn
γ
giảm đến
oi
γ
do giảm vận tốc chuyển động của
xe.
• Khảo sát đặc tính parabol của
hai số truyền gần nhau ta có:
Tại đỉnh A có cùng
e
ϕ
,
e
ϕ
=
2
01
γ
1t
ϕ
=
2
02
γ

2t
ϕ
= 1.
2t
ϕ

⇒

2
01
γ
=
2
1
t
t
ϕ
ϕ
i
v
γ
=
( )
1t i
ti
ϕ
ϕ
+
Như vậy: khi cho trước trị số cần thiết nhỏ nhất của các
i

γ
( thí dụ
01
γ
,
02
γ
,
03
γ
…) ở các số truyền, có thể xác định được các lực kéo tính toán tương
ứng
( )
ti
ϕ
và tiến hành phân chia khoảng số truyền theo quy luật:
2
01
γ
1t
ϕ
= 1
2t
ϕ

⇒

01
γ
=

2
1
t
t
ϕ
ϕ
2
02
γ
2t
ϕ
= 1
3t
ϕ

⇒

02
γ
=
3
2
t
t
ϕ
ϕ
( )
∗∗
( )
2

0 1n
γ
−
.
( )
1t n
ϕ
−
=
tn
ϕ

⇒

( )
0 1n
γ
−
=
( )
1
tn
t n
ϕ
ϕ
−

(
n
là số lượng số truyền của hộp số).

Nhân vế phải và vế trái tương ứng của
( )
∗∗
ta được:
01
γ
,
02
γ
,
03
γ
…
( )
0 1n
γ
−
=
1
tn
t
ϕ
ϕ
=
1t
tn
v
v
=
1

k
d
=
1
e
d
.
Khi đó cố gắng đảm bảo ở các số truyền xe thường xuyên
hoạt động có được
0i
γ
lớn.
b. Đảm bảo xe có tính năng tăng tốc tốt.
Đặt vấn đề: Với xe chủ yếu hoạt động trên đường cứng
với khoảng biến thiên lực cản không lớn lắm thì xe chủ yếu chỉ hoạt động ở một
số truyền bằng cách sử dụng khả năng thích ứng của động cơ. Ở các số khác
nhau, chủ yếu là ở các số thấp chủ yếu dùng để tăng tốc nhằm đạt vận tốc cao
trong thời gian ngắn nhất.
Các loại xe buýt, xe du lịch, xe tải chạy trong thành phố
thường lấy tiêu chí khả năng tăng vận tốc làm yêu cầu cơ bản.
Cho rằng xe sẽ tăng tốc càng nhanh nếu ở các số truyền
xe bắt đầu tăng tốc ở số vòng quay như nhau của động cơ và số vòng quay đó
càng lớn thì khả năng tăng tốc càng nhanh. Như vậy quá trình tăng tốc chỉ xảy
ra trong một phạm vi hẹp của số vòng quay trục khuỷu động cơ.
Xây dựng đồ thi bỏ qua sự giảm vận tốc trong quá trình
tăng tốc (thời gian sang số bằng 0). Ta có :
1max
v
=
2min

v
,
2max
v
=
3min
v
,
3max
v
=
4min
v
, …
maxn
v
=
( )
1 minn
v
−
.
⇒
1max
1min
v
v
=
2max
2min

v
v
=
3max
3min
v
v
= … =
max
min
n
n
v
v
=
N
b
ω
ω
=
q
= const.
2
1max
maz
v
v
=
3max
2max

v
v
=
4max
3max
v
v
= … =
( )
max
1 max
n
n
v
v
−
=
N
b
ω
ω
=
q
= const.
Trong đó:
1max
v
=
1 0
N k

h p
r
i i i
ω
;
2max
v
=
2 0
N k
h p
r
i i i
ω
…
maxn
v
=
0
N k
hn p
r
i i i
ω
⇒

1
2
h
h

i
i
=
2
3
h
h
i
i
= … =
( 1)h n
hn
i
i
−
=
N
b
ω
ω
=
q
= const
Hay :
2h
i
=
1h
i
q

;
3h
i
=
2h
i
q
;
hn
i
=
( 1)h n
i
q
−
và
3h
i
=
1
2
h
i
q
; … ;
hn
i
=
1
1

h
n
i
q
−
⇒

q
=
1
1
h
n
hn
i
i
−
=
( )
1n
k
d
−
Thí dụ : n = 5
mint
v
=
1max
v
= 13 km/h.

maxt
v
=
5max
v
= 85 km/h.
⇒
2max
v
= 20 km/h;
3max
v
= 32 km/h;
4max
v
= 53 km/h;
q

≈

1,6.
• Như vậy nếu cho trước số
lượng số truyền n và
k
d
thì tính được
q
.
• Khi biết
mint

v
là
1max
v
,
maxt
v
là
maxn
v
tính được
t
v
ở các tay số trung gian.
• Nếu
hc
i
= 1 (số truyền thẳng)
⇒

q
=
( )
1
1
n
h
i
−
=

( )
1n
k
d
−
và
1h
i
=
( )
1n
q
−
.
2h
i
=
( )
2n
q
−
…
hn
i
= 1.
• Số lượng số truyền nhỏ nhất
được xác định theo điều kiện
b
ω

≥

M
ω
hay:
q
=
N
b
ω
ω

≤

N
M
ω
ω
( )
∗
• Nếu
( )
∗
không thoả thì
khoảng cách giữa các số truyền sẽ lớn, làm xấu đi khả năng tăng tốc ( trong
thực tế thường chọn trước n sau đó mới tính
q
, rồi tính
b
ω

.
• Trường hợp khi hộp số
có 4 số trở lên, số 1 không dùng để tăng tốc mà chỉ dùng để khắc phục lực cản
lớn nhất thì việc phân chia bắt đầu từ tay số thứ 2. khi đó lấy
2max
v
= (2,0
÷
2,5)
1max
v
và
q
=
( )
( )
2
2,0 2,5
k
n
d
−
÷
.
• Nếu kể đến sự giảm vận
tốc
( )
v∆
khi sang số:
( )

1 max
max
i
i
v
v v
−
− ∆
=
N
b
ω
ω
⇒
( )
1 max
max
i
i
v
v
−
=
q
=
max
1
i
v
v

 
∆
−
 
 
.
N
b
ω
ω
Với ô tô có trọng lượng nhỏ,
v
lớn thì
( )
v∆
↑
rõ rệt ở số truyền
cao (do ảnh hưởng
P
ω
)
⇒
khi
v
tăng trị số
i
q
giảm xuống, khoảng cách giữa
các số sẽ thu hẹp lại.
Thí dụ: xét một ví dụ khi phân chia

v
cho hộp số có 5 số truyền và
mint
v

=
1max
v
= 13km/h.
maxt
v
=
5max
v
= 85 km/h.
Giải:
q
=
( )
5max
5 1
1max
v
v
−

≈
1,6
Từ đó suy ra:
2max

v
=
1max
v
= 20 km/h;
3max
v
=
2max
v
=
32 km/h;
4max
v
=
3max
v
= 53 km/h.
Người ta đã tìm được quy luật phân chia vận tốc ứng với các số truyền cho
trước để đảm bảo tính năng tăng tốc của ô tô.
Số lượng số
truyền
Tỉ số
t
v
của hai số truyền kề nhau
1
q
2
q

3
q
4
q
3 2 1,5 - -
4 2
÷
2,5 2,0 1,5 -
5 2
÷
2,5 2,0 1,5 1,33
Qua khảo sát phân chia theo
••
••
ta thấy tính tăng tốc của ô tô ở số
thấp sẽ tốt vì :
o Quá trình tăng tốc xảy ra ở khoảng
( )
N b
ω ω
÷
nhỏ
⇒
không mất nhiều thời gian để tăng tốc các khối lượng quay của
động cơ và hệ thống truyền lực.
o Khoảng cách
tt
v
ở các số thấp nhỏ,
⇒

mất ít thời gian
để đạt được
max
v
ở số kế tiếp thường gọi là số thấp. Số truyền
tăng tốc.
o Ngược lại, ở số truyền cao tính năng tăng tốc kém đi mặc
dù khoảng
( )
N b
ω ω
÷
là như nhau do giữa hai số kế tiếp
v∆

lớn. Cần thời gian dài để tăng tốc các khối lượng tịnh tiến của xe.
Khi phân chia v để đảm bảo tính tăng tốc, ngưới ta hân chia theo
g
g
sau
đó hiệu chỉnh: giảm khoảng cách ở các số truyền cao, tăng khoảng cách ở các
số truyền thấp.
Giớ hạn của việc điều chỉnh này là :
2max
v
-
1max
v
=
3max

v
-
2max
v
= … =
maxn
v
-
( )
1 maxn
v
−
=
a
= const.
( )
∗
Như vậy
1max
v
,
2max
v
, ,
maxn
v
là một
gg
gg
công sai là

a
.
2max
v
-
1max
v
=
a
⇒

2max
v
=
a
+
1max
v
;
3max
v
=
a
+
2max
v
= 2
a
+
1max

v
⇒
maxn
v
=
1max
v
+
( )
1n −
a
.
⇒
max
1max
n
v
v
= 1 +
( )
1max
1n a
v
−
⇒
( )
1max
1
.
1

k
d
v
n
−
−
=
a
Mặt khác ta thay
maxi
v
=
0
N k
hi p
r
i i i
ω
vào
( )
∗
, ta có :
2
1
h
i
-
1
1
h

i
=
3
1
h
i
-
2
1
h
i
= … =
1
hn
i
-
( )
1
1
h n
i
−
=
a
.
0 p
k k
i i
r
ω

=
b
là hằng số điều hoà
khi chân chia theo
gg
gg
( cấp số cộng).
Nếu
hn
i
= 1 thì
( )
1h n
i
−
=
1
1 b−
;
( )
2h n
i
−
=
1
1 2b−
…
⇒

1h

i
=
( )
1
1 1n b− −

( )
∗∗∗
⇒

k
d
=
1h
hn
i
i
= 1
Vậy ta có :
b
=
( )
1
1
1
1
h
h
i
n i

−
−
=
( )
1
1
k
k
d
n d
−
−
thay vào
( )
∗∗∗
ta tính được
hi
i
.
Nhận xét : qua việc phân chia tỉ số truyền theo cấp số cộng ta nhận thấy
rằng quá trình tăng tốc ở mỗi số truyền trong khoảng
1
ω
∆
=
( )
b N
ω ω
÷
là khác

nhau. Ở số truyền càng cao thì khoảng cách này càng thu hẹp lại.
1b
ω
<
2b
ω
<
3b
ω
… <
bn
ω
⇒
tính chất tăng tốc ở các số truyền cao tốt hơn theo cách phân chia
theo cấp số cộng. Ở số truyền thấp thì ngược lại.
Để có tính năng tăng tốc tốt, ta phân chia tỉ số truyền theo cấp số cộng
sau đó hiệu chỉnh. Tăng khoảng cách giữa các
'
tt
v
ở các số truyền thấp và
giảm khoảng cách vận tốc tính toán (
'
tt
v
) ở các số truyền cao.
c. Đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu của ô tô.
 Sự ảnh hưởng của việc phân chia để đảm bảo tính kinh
tế nhiên liệu của xe chỉ có thể đánh giá một các đầy đủ
thông qua các số liệu thực nghiệm,

 Trong trường hợp chung, chỉ tiêu này được đánh giá
thông qua mức tiêu hao nhiên liệu cho 1 km hành trình.
Mức tiêu hao này (
km
Q
) có thể xác định theo mức tiêu
hao nhỏ nhất tính theo giờ (
min
Q
).
km
Q
=
mins
tb
Q
v
α
(
s
α
là hệ số dử dụng,
tb
v
là vận tốc trung bình)
 Trên một số loại ô tô, để tăng tính kinh tế nhiên liệu, dùng
số truyền tăng. Vận tốc tính toán của số truyền tăng
tg
v

được tính sao cho:
tg
tc
v
v
=
N
s
ω
ω
(
tg
v
_vận tốc số truyền tăng,
tc
v
_thẳng,
s
ω
_chế độ kinh tế nhiên liệu
nhất. Thường
N
s
ω
ω
= (1,2
÷
1,3 )
Số truyền tăng không nằm trong khoảng phân chia vận tốc. Ở điều
kiện thuận lợi, ô tô chuyển động ở = 1( ứng với

N
ω
) hoặc
hg
i
<1( ứng với
s
ω
. Khi đó tính kinh tế nhiên liệu là tốc nhất.
Ví dụ: khi = 5 km/m; = 40km/m, n = 5 thì vận tốc của các số truyền
chia theo cấp số điều hoà.
Khoảng kéo sẽ là : 5 14,5) km/m.
Khoảng vận chuyển : (14,5 40)km/m.
Nhận xét:
Các phân chia này đặc biệt có lợi cho khoảng kéo. Qua thí dụ ta thấy:
nếu xe hoạt động trong quảng kéo thì
c
P
tăng, về số thấp mà vận tốc giảm
không đáng kể, khác với 2 cách phân chia trước.
Ở khoảng vận chuyển nên phân chia theo cấp số cộng sau đó hiệu
chỉnh.
d. Đảm bảo cho xe có khả năng kéo tốt.
Yêu câu này phù hợp với xe chuyên dùng để kéo. Để có khả năng kéo
tốt, yêu cầu lực kéo trên moóc phải tăng trong những khoảng bằng nhau.
1mk
P
-
2mk
P

=
2mk
P
-
3mk
P
= … =
∆
⇒
Quy luật phân chia khoảng vận tốc:
1max
1
v
-
2max
1
v
=
2max
1
v
-
1max
1
v
= … =
( )
1 max
1
n

v
−
-
max
1
n
v
=
k
= const k là
hằng số điều hoà khi phân chia khoảng vận tốc theo cấp số điều hoà.
Nhận xét:
 Vận tốc các số truyền tuân theo quy luật của cấp số điều
hoà.
 Trường hợp này khoảng cách giữa các
ti
v
ở các số thấp
được thu hẹp lại, ở các số cao kéo dãn ra.
3. Chọn số lượng số truyền và các vận tốc tính toàn ở
từng số truyền.
Với các xe thông dụng, người ta thường phân vận tốc chia theo hệ số
sử dụng công suất động cơ
i
γ
để đảm bảo vận tốc trung bình cao.
Nếu coi
i
γ
ở các số truyền bằng nhau và bằng hệ số

0tb
γ
, khi đó ta
có :
0tb
γ
=
( )
2 1
1
n
k
d
−
.
Như vậy với
k
d
và
n
cho trước, ta có thể xác định được
0tb
γ
hoặc cho
trước
0tb
γ
ta xác định
n
. Cần lưu ý rằng tăng

n
sẽ dẫn đến hộp số phức tạp,
khó chế tạo và điều khiển.
Tuỳ theo từng loại ô tô, hộp số có thể có 3,4,5, …11,12. trị số trung
bình của
0tb
γ
= 0,80
÷
0,85.
Sau khi có
0tb
γ
tiến hành điều chỉnh
γ
(
γ
tăng ở những số thường sử
dụng và giảm ở những số không thường sử dụng).
Vận tốc tính toán ở các số:
( )
1 maxn
v
−
=
maxn
v
.
( )
2

0 1n
γ
−
maxi
v
=
( )
1 maxi
v
+
.
2
01
γ
1max
v
=
2max
v
.
2
01
γ
n
v
=
tmax
v
Khi
0

γ
và
max
η
là như nhau,
tt
v
sẽ tuân theo quy luật cấp số nhân
 
 ÷
 
g
g

với công bội
q
=
1n
k
d
−
=
2
0
1
γ
4. Xác định tỉ số truyền của các cụm hệ thống truyền
lực.
a. xác định
maxtl

i
và
mintl
i
.
Ta đã biết :
tl
i
=
h
i
0
i
c
i
.
Tỉ số truyền lớn nhất
maxtl
i
được xác định từ điều kiện đảm bảo
mint
v

cho trước.
maxtl
i
=
min
N k
t

r
v
ω
Tỉ số truyền nhỏ nhất
mintl
i
được xác định từ điều kiện đảm bảo
maxt
v
cho trước.
mintl
i
=
max
N k
t
r
v
ω
b. Xác định tỉ số truyền của cầu xe
( )
'
0
i
.
'
0
i
=
0

i
.
c
i
Khi tỉ số truyền cao nhất
hc
i
= 1 (
p
i
) thì
mintl
i
=
'
0
i
hc
i
pc
i
=
'
0
i
=
max
N k
t
r

v
ω
. Khi không có truyền lực cạnh thì
'
0
i
=
0
i
. Khi có
c
i
thì nên chọn
0
i
nhỏ.
Giới hạn dưới của
0
i
phụ thuộc vào kết cấu của bánh răng bị động và giá vi sai.
c. Xác định
h
i
.
Tỉ số truyền của các tay số được định nghĩa
hi
i
=
( )
1

min
i max
i
v
v
+
và được
phân chia theo các cách đã nêu trên.
Tỉ số truyền của các số lùi được xác định the điều kiện BTc của
hộp số và thường được chọn trong khoảng
_t lui
i
= (1,2
÷
1,3).
1h
i
d. Xác định tỉ số truyền hộp số phụ.
Hộp số phân phối thường có hai số truyền
1p
i
= 1,
2p
i
> 1. tỉ số
truyền ở số thấp (
2p
i
> 1) thường được chọn theo điều kiện đảm bảo
mint

v
của
ô tô (
maxk
P
).
2p
i
=
1 0 min
N k
h c t
r
i i i v
ω
= 1,5
÷
2,5