phân tích đặc điểm cấu tạo và khai thác kỹ thuật hệ thống truyền lực của ôtô

- -

§Ỉng Lª Kiªn - CK43-DLTT-SG
61

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN
eOf


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đồ án:

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ
KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG
TRUYỀN LỰC CỦA ƠTƠ


Ngành : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN
Mã ngành : 18.06.10
Mã ĐATN : 2/ ĐTTN/ 43 CKDL

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận
SVTH : Đặng Lê Kiên
Lớp : 43DLTT - SG

Nha Trang – 06/2006



PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

§Æng Lª Kiªn - CK43-DLTT-SG
62

LỜI NÓI ĐẦU



PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
63


là thuật ngữ biểu đạt các tính chất đặc tr ng của xe
cho phép khai thác nó một cách có hiệu quả trong những điều kiện vận hành khác
nhau. Nói cách khác, tính năng của xe đặc tr ng cho chất l ợng của xe nhìn từ góc
độ sử dụng.
Những tính năng cơ bản của xe cơ giới bao gồm :
- là khả năng chuyên chở hành khách, hàng hoá

với vận tốc cao nhất có thể trong những điều kiện vận hành khác nhau (điều kiện
đ ờng sá, thời tiết, v.v.).
- còn gọi là - là khả
năng sử dụng hiệu quả nguồn năng l ợng duy trì hoạt động của xe (xăng, dầu, nhiện
liệu khí, điện, v.v.). Tính năng kinh tế nhiên liệu là một trong những chỉ tiêu chất
l ợng quan trọng của xe cơ giới, bởi vì chi phí năng l ợng chiếm một phần lớn trong
tổng chi phí khai thác xe cơ giới .
- còn gọi là hoặc
- là tập hợp các tính chất đảm bảo sự chuyển động của xe theo một quỹ đạo
theo ý muốn của ng ời lái. Tính năng điều khiển đ ợc đặc tr ng bằng sự điều khiển
quay vòng nhẹ nhàng, khả năng ổn định chuyển động thẳng của xe.
- khả năng đảm bảo cho quãng đ ờng tính từ thời điểm
bắt đầu phanh đến thời điểm xe dừng hẳn là ngắn nhất có thể và khả năng duy trì
quỹ đạo của xe theo ý muốn của ng ời lái trong quá trình phanh.
- khả năng đảm bảo cho xe không bị lật và tr ợt trong
những điều kiện vận hành khác nhau.
- còn gọi là - là khả năng chuyển
động của xe trong điều kiện đ ờng xấu, không có đ ờng hoặc khi v ợt qua các vật
cản.
- là khả năng đảm bảo cho ng ời lái và hành khách ít
bị mệt mỏi, đi lại dễ dàng trong quá trình vận hành của xe.
Ôtô là một đối t ợng kỹ thuật có cấu trúc khá phức tạp và nói chung hoạt
động của mỗi bộ phận đều có ảnh h ởng đến các bộ phận khác, đồng thời chịu sự
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
64

t ơng tác của các bộ phận khác. Bởi vậy, mức độ tốt xấu của mỗi tính năng thông

th ờng là kết quả tác động đồng thời của nhiều bộ phận của ôtô và nhiều yếu tố vận
hành. Tuy nhiên, mỗi hệ thống chức năng hoặc bộ phận của ôtô đều có ảnh h ởng
mang tính quyết định đến một hoặc một số tính năng nhất định, ví dụ : tính năng
phanh do hệ thống phanh quyết định, tính năng điều khiển - hệ thống lái, tính năng
kinh tế năng l ợng - nguồn động lực, v.v.
(HTTL) của ôtô là hệ thống tập hợp các cơ cấu nối từ
động cơ tới bánh xe chủ động. Mức độ tốt xấu của tính năng động lực học của ôtô
đ ợc quyết định chủ yếu bởi nguồn động lực và hệ thống truyền lực. Nguồn động
lực của ôtô thông dụng nhất hiện nay là các loại động cơ đốt trong chạy bằng các
loại nhiên liệu truyền thống nh xăng, dầu diesel, khí mỏ hoá lỏng. Ngoài ra, động
cơ điện, động cơ chạy bằng năng l ợng mặt trời, động cơ đốt trong chạy bằng nhiên
liệu thay thế, v.v. đã và đang đ ợc thử nghiệm thay thế động cơ đốt trong chạy bằng
nhiên liệu truyền thống nhằm hạn chế nguy cơ ô nhiễm môi tr ờng nguy cơ cạn kiệt
nguồn năng l ợng hoá thạch.

1
2
3
5
4
6
7

H. 1-1. Hệ thống truyền lực của ôtô
1- Động cơ, 2- Ly hợp, 3- Hộp số, 4- Truyền động cardan,
5- Khớp nối, 6- Vi sai, 7- Bánh xe chủ động

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
65

M
f2
T
a
G
M
f1
h
w
h
g
v
F
w
F
j
F
g
Z
1
F

k
G
j
B
F
f1
A
F
f2
Z
2
M
k
F
m
h
m


H.1-2. Lực và momen tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động
G- Trọng l ợng, Z - Phản lực vuông góc, F
g
- Lực cản dốc, F
f
- Lực cản lăn,
F
w
- Lực cản của không khí, F
j
- Lực quán tính, F

m
- Lực kéo rơ moóc,
F
k
- Lực kéo, M
k
- Momen kéo, M
f
- Momen cản lăn.

1.2.1. trọng l ợng
(G) là lực hút của trái đất tác dụng lên khối l ợng của xe. Trọng l ợng
có ph ơng vuông góc với mặt đất, chiều thẳng đứng, điểm đặt tại trọng tâm của xe.
Trong đó : G - Trọng l ợng, [N] ; m - Khối l ợng của xe, [kg] ; g - Gia tốc
trọng tr ờng, [m/s
2
]. g = 9,81 m/s
2
.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
66

T
a
G
F
g

G
2
G
1


T
G
j
G
Y''
Y'
Z''
Z'
b
G
y

H.1-3. Trọng l ợng
G
1
- Trọng l ợng phân bố trên cầu tr ớc, G
2
- Trọng l ợng phân bố trên cầu sau,
G
j
- Trọng l ợng bám, F
g
- Lực cản dốc, G
y

- Lực tr ợt ngang.

1.2.2. phản lực của mặt đ ờng
Trong thực tế, cả mặt đ ờng và bánh xe đều không phải là những vật cứng tuyệt đối
nên chúng đều biến dạng d ới tác dụng của trọng l ợng của ôtô. Mặt đ ờng và bánh
xe tiếp xúc với nhau ở vô số điểm và tạo nên . Tại mỗi điểm tiếp xúc
trên bánh xe sẽ có một phản lực thành phần tác dụng từ mặt đ ờng. Tổng của tất cả
các lực thành phần đó đ ợc gọi là phản lực tổng hợp từ mặt đ ờng hay gọi tắt là
. Phản lực của mặt đ ờng có điểm đặt tại tâm vùng tiếp xúc.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
67


ZZ
G
b
G
b
a)c)
F
Y
Y
Z
G
b
b)
1

2
1
2
1
2


H. 1-4. Vùng tiếp xúc và tâm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đ ờng
1- Vùng tiếp xúc, 2- Tâm tiếp xúc
a) Bánh xe đứng yên, không có lực ngang,
b) Bánh xe quay, không có lực ngang,
c) Bánh xe quay, có lực ngang

Để tiện trong nghiên cứu, ng ời ta th ờng phân tích phản lực của mặt đ ờng thành 3
thành phần : Z, X và Y.
ã Phản lực vuông góc (Z) - còn gọi là - là thành phần có ph ơng
vuông góc với mặt đ ờng.
Z
1
- Phản lực vuông góc tác dụng lên các bánh xe tr ớc,
Z
2
- Phản lực vuông góc tác dụng lên các bánh xe sau,
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
68

Z

1
= G
b1
. cos a = G
j
1
(1.2a)
Z
2
= G
b2
. cos a = G
j
2
(1.2b)
ã Phản lực tiếp tuyến (X) - thành phần tác dụng trong mặt phẳng song
song với mặt đ ờng và có ph ơng cùng ph ơng chuyển động của ôtô.
ã Phản lực ngang (Y) - thành phần tác dụng trong mặt phẳng song song
với mặt đ ờng và theo ph ơng ngang.
G
b1
G
b1
F
x
F
y
X
1
Y

1
Z
1
X
1
Y
1
G
b1
F
x
X
1
Z
1
Z
1
a
1
ww
M
f1
a)b)c)

H. 1-5. Phản lực của mặt đ ờng
G
b1
- Trọng l ợng phân bố trên bánh xe, F
x
- Lực đẩy từ khung xe,

F
y
- Lực ngang, Z
1
- Phản lực vuông góc, X
1
- Phản lực tiếp tuyến,
Y
1
- Phản lực ngang, a
1
- Khoảng cách từ tâm trục bánh xe và tâm tiếp xúc.

Khi bánh xe lăn trên mặt đ ờng, vùng tiếp xúc không đối xứng qua các mặt phẳng
tâm của bánh xe (H. 1-3b, 1-3c) và điểm đặt của phản lực lệch so với đ ờng tâm
bánh xe một đoạn a
1
(H. 1-4a). Để thuận tiện trong nghiên cứu, có thể thay phản lực
vuông góc Z có điểm đặt tại tâm tiếp xúc (H. 1-4a) bằng lực Z có điểm tại đ ờng
tâm bánh xe và (M
f1
).
+ Momen cản lăn ở bánh xe phía tr ớc : M
f1
= Z
1
. a
1
(1.2c)
+ Momen cản lăn ở bánh xe phía sau : M

f2
= Z
2
. a
2
(1.2d)




PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
69

1.2.3. Lực cản lăn
Lực cản lăn (F
f
) là lực xuất hiện do ma sát giữa bánh xe với mặt đ ờng và do
biến dạng của bánh xe và của mặt đ ờng. Lực cản lăn có ph ơng song song với
chiều chuyển động của xe, chiều ng ợc chiều chuyển động của xe, điểm đặt tại tâm
vùng tiếp xúc.
Trị số của lực cản lăn đ ợc xác định bằng biểu thức :
F
f
= F
f1
+ F
f2

= f
1
. Z
1
+ f
2
. Z
2
(1.3a)
trong đó : F
f
- tổng lực cản lăn ; F
f1
, F
f2
- lực cản lăn ở các bánh xe tr ớc và sau ; f
1

, f
2
- hệ số cản lăn ở bánh xe tr ớc và ở bánh xe sau ; Z
1
, Z
2
- phản lực vuông góc
tại các bánh xe tr ớc và sau.
Nếu f
1
= f
2

, ta có :
F
f
= f. ( Z
1
+ Z
2
) = f. G. cosa (1.3b)

1.2.4. Lực cản dốc
Lực cản dốc (F
g
) là lực xuất hiện khi xe chuyển động trên đ ờng dốc. Lực
cản dốc có ph ơng song song với mặt đ ờng, chiều ng ợc chiều chuyển động của
xe khi xe lên dốc và cùng chiều khi xe xuống dốc, điểm đặt tại trọng tâm của xe.
F
g
= G. sina (1.4a)
trong đó : dấu (+) ứng với tr ờng hợp xe xuống dốc ; dấu (-) khi xe lên dốc.
Để thuận tiện trong trình bày và phân tích động lực học ôtô, ng ời ta th ờng
kết hợp và thành một lực có tên gọi là
(Fy) nh sau :
F
y
= F
f
F
g
= G. ( f . cosa sina ) = G. y (1.4b)
trong đó : y là .

y = f . cosa sina (1.4c)

1.2.5. Lực cản gió
Lực cản gió (F
w
) là lực của không khí tác dụng lên xe khi chuyển động. Lực
cản gió có ph ơng song song với mặt đ ờng, chiều ng ợc hoặc cùng chiều chuyển
động của xe, tuỳ thuộc vào h ớng gió và tốc độ của xe, điểm đặt tại tâm chắn gió.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
70

Trị số của lực cản gió th ờng đ ợc xác định bằng các công thức thực nghiệm.
Theo [5], lực cản gió đ ợc xác định nh sau :
F
w
= 0.5 r
o
. c
w
. A. (v v
o
)
2
(1.5)
trong đó : r
o

- mật độ của không khí quanh xe, [kg/m
3
] ; c
w
- hệ số cản gió ; A - tiết
diện ngang chắn gió của xe, [m
2
] ; v - vận tốc của xe, [m/s] ; v
o
- vận tốc chính diện
của gió, [m/s].
Trị số của tiết diện ngang chắn gió :
A = 0.9 L.H - xe con,
A = 0.5 - 0.6 m
2
- xe môtô 2 bánh không có chắn gió,
A đ 1.2 m
2
- xe môtô 3 bánh có chắn gió.

1.2.6. Lực quán tính
Lực quán tính (F
j
) là lực cần thiết để gia tốc các khối l ợng chuyển động của
xe. Lực quán tính xuất hiện khi tốc độ của xe thay đổi. Lực quán tính có ph ơng
song song với mặt đ ờng, chiều ng ợc với chiều của gia tốc, điểm đặt tại trọng tâm
của xe.
F
j
= F

j'
+ F
j''


j
g
G
F
j
ì=
'
;
j
g
G
FF
jjjj
ìì=ì=
dd
''''


j
g
G
FF
jjjj
ìì=ì=
dd

'
(1.6a)

maxmax.
j
g
G
F
jj
ìì=
d
(1.6b)
trong đó : F
j
- tổng lực quán tính quy về trọng tâm của xe ; F
j
- lực quán tính của
các khối l ợng chuyển động tịnh tiến ; F
j
- lực quán tính của các khối l ợng
chuyển động quay (bánh đà, trục khuỷu, trục cardan , ), j - gia tốc của xe ; d
j
- hệ
số quán tính quay.

1.2.7. Lực kéo Remoorque
Lực kéo remorque (F
m
) là lực mà xe tác dụng lên remorque để kéo nó theo
với cùng tốc độ của xe. Ph ơng của lực kéo remorque đ ợc qui ớc là song song với

mặt đ ờng, chiều ng ợc chiều chuyển động của xe, điểm đặt tại điểm liên kết xe với
remorque. F
m
= y. SG
m.i
(1.7)
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
71

trong đó : y - hệ số cản của đ ờng ; G
m.i
- trọng l ợng của các remorque.

1.2.8. Hệ số bám và lực bám
Lực bám

j
) là lực chống lại hiện t ợng tr ợt giữa bánh xe và mặt đ ờng.
Độ lớn của lực bám : F
j
= j . Z = j . G
j

hệ số bám
Bánh xe chủ động của ôtô chỉ có thể lăn trên mặt đ ờng đồng thời làm cho
ôtô chuyển động khi các bánh xe chủ động "bám" đ ợc vào mặt đ ờng. Nếu khả
năng bám kém, các bánh xe chủ động có thể bị tr ợt lăn, tức là bánh xe quay mà

ôtô không tịnh tiến về phía tr ớc. Hiện t ợng này th ờng gặp khi các bánh xe chủ
động ở trên vùng đất bùn lầy hoặc trên mặt đ ờng có n ớc đóng băng.
j
) là đại l ợng đặc tr ng cho khả năng bám (hay khả năng chống
lại hiện t ợng tr ợt) giữa bánh xe và mặt đ ờng. Hệ số bám dọc (j
x
) đặc tr ng cho
khả năng chống lại hiện t ợng tr ợt trong mặt phẳng dọc, hệ số bám ngang (j
y
) đặc
tr ng cho khả năng chống lại hiện t ợng tr ợt trong mặt phẳng ngang. Về mặt định
l ợng, hệ số bám đ ợc xác định theo các công thức sau :

G
F
k
x
j
j
max.
=
;
G
Y
y
j
j
max
=
(1.8)

trong đó : F
k.max
- lực kéo cực đại, Y
max
- phản lực ngang cực đại, G
j
- trọng l ợng
bám.
Khái niệm hệ số bám giữa bánh xe và mặt đ ờng t ơng tự nh khái niệm hệ
số ma sát giữa hai vật thể trong cơ học. Tuy nhiên, trong khái niệm hệ số bám, ngoài
ma sát còn bao hàm cả yếu tố "bám" do các hoa lốp tác dụng vào đất. Bánh xe ôtô
chỉ có thể lăn trên mặt đ ờng khi bánh xe có thể " bám " vào đất, tức là giữa bánh xe
và mặt đ ờng có độ bám nhất định đ ợc đặc tr ng bằng hệ số bám.

những yếu tố ảnh h ởng đến hệ số bám
Những yếu tố cơ bản ảnh h ởng đến hệ số bám boa gồm :
ã Lốp xe (vật liệu chế tạo, cấu tạo, áp suất trong lốp, ).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
72

ã Mặt đ ờng (vật liệu, độ ớt, độ nhám, ).
ã Các điều kiện vận hành (tải trọng, vận tốc của xe, ).

j
x
0,7
0,6

1
2
02040p [N/cm
2
]
j
x
0,7
0,6
024Z [kN]6
j
x
0,8
0,6
1
2
0,4
040v [m/s
2
]20080s [%]40
j
x
0,8
0,6
0,4
1
2

H. 1-6. Các yếu tố ảnh h ởng đến hệ số bám
1- Đ ờng khô, 2- Đ ờng ớt

p - áp suất trong lốp xe, Z- Tải trọng thẳng đứng trên bánh xe ,
v - Vận tốc của xe, s - Độ tr ợt của bánh xe chủ động
Cho đến nay vẫn ch a có ph ơng pháp giải tích nào cho phép xác định một
cách chính xác hệ số bám bởi vì trị số của hệ số bám phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố
khác nhau, bởi vậy ng ời ta th ờng xác định hệ số bám bằng ph ơng pháp thực
nghiệm. Khi tính toán có thể chọn trị số hệ số bám trung bình trong các bảng.

1.2.9. momen kéo và lực kéo
ã Momen kéo (M
k
) là momen quay của động cơ truyền đến các bánh xe
chủ động.
Momen kéo đ ợc xác định tại các bánh xe chủ động và bằng :
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
73


ttek
iMM
h
ìì=
(1.9a)

BVHPH
b
e
b

e
t
iiii
n
n
i ììì===
w
w
(1.9b)

BVDHPHLt
hhhhhhh
ììììì=
(1.9c)
Trong các công thức trên : M
k
- momen kéo, [Nm]; M
e
- momen quay của
động cơ, [Nm]; i
t
- tỷ số truyền giữa động cơ và bánh xe chủ động; h
t
- hiệu suất
của hệ truyền lực; n
e
- tốc độ quay của động cơ, [rpm]; n
b
- tốc độ quay của bánh
xe chủ động, [rpm]; w

e
- tốc độ góc của trục chính của động cơ, [s
-1
]; w
b
- tốc độ
góc của bánh xe chủ động, [s
-1
]; i
H
- tỷ số truyền của hộp số chính; i
HP
- tỷ số
truyền của hộp số phụ; i
V
- tỷ số truyền của vi sai; i
B
- tỷ số truyền tại bánh xe chủ
động; h
L
- hiệu suất của ly hợp; h
H
- hiệu suất của hộp số chính; h
HP
- hiệu suất của
hộp số phụ; h
D
- hiệu suất của truyền động cardan; h
V
- hiệu suất của vi sai; h

B
-
hiệu suất truyền động tại bánh xe chủ động.
Hiệu suất của hệ thống truyền lực (h
t
) là đại l ợng đánh giá mức độ tổn thất
năng l ợng trên đ ờng truyền từ động cơ đến bánh xe chủ động. Trị số của h
t
đ ợc
quyết định chủ yếu bởi các yếu tố sau đây :
+ Chất l ợng thiết kế, chế tạo và lắp ráp hệ thống truyền lực,
+ Chất l ợng bôi trơn,
+ Tải trọng và vận tốc của ôtô.
h
t
= 0,93 - xe con du lịch,
h
t
= 0,88 - xe tải,
h
t
= 0,85-0,89 - máy kéo.
Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực (i
t
) bao gồm tỷ số truyền của hộp số
chính (i
H
), hộp số phụ (i
HP
), vi sai (i

V
) và truyền động tại bánh xe chủ động (i
B
).
Thông th ờng, i
HP
, i
V
và i
B
có trị số không đổi, còn i
H
có thể thay đổi có cấp hoặc vô
cấp tuỳ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của hộp số chính. Hộp số có cấp của ôtô con du
lịch th ờng có 4 á5 số, xe tải và xe khách - 5 á 6 số.

ã Lực kéo (F
p
) là phản lực của mặt đ ờng tác dụng lên bánh xe chủ động
đ ợc sinh ra bởi momen kéo.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
74

G
b
Z
F

Mk
F
k


b
k
k
r
M
F=
(1.9c)

b
k
k
r
M
F
max.
'
max.
=
(1.9d)
Trong công thức (1.9d), M
k.max
là momen kéo cực đại mà bánh xe chủ động
nhận đ ợc từ động cơ. Trị số của M
k.max
phụ thuộc vào tính năng kỹ thuật của động

cơ và hệ thống truyền lực.
Lực kéo lớn nhất có thể đ ợc tạo ra tại vùng tiếp xúc giữa các bánh xe và mặt
đ ờng không chỉ phụ thuộc vào momen kéo mà còn phụ thuộc vào hệ số bám (j) và
trọng l ợng bám (G
j
). Trị số của lực kéo cực đại (F
k.max
) đ ợc giới hạn bởi điều kiện
bám nh sau :
F
k.max
Ê F
j
= j . G
j
(1.9e)
trong đó : F
j
- Lực bám, j - Hệ số bám, G
j
- Trọng l ợng bám.
Nếu xe chạy trên đ ờng bằng thì G = G
j
và F
k.max
= j. G
Lực F'
k.max
đ ợc gọi là lực kéo tiềm năng - lực kéo cực đại mà hệ động lực
của ôtô có thể tạo ra. Nếu F'

k.max
> F
k.max
thì bánh xe sẽ bị tr ợt lăn, tức là bánh xe
vẫn quay nh ng ôtô không chuyển động. Để tránh hiện t ợng tr ợt lăn, lực kéo thực
tế đ ợc hình thành tại vùng tiếp xúc chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng lực bám.
Ngoài các loại lực và moment đã trình bày ở trên, còn tồn tại một số loại lực
và moment khác tác dụng lên ôtô trong quá trình chuyển động, nh :
H.1
-
7
. Sơ đồ biểu diễn

momen kéo và lực kéo
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
75

ã Lực ma sát (F
ms
) - lực ma sát giữa các bề mặt chuyển động t ơng đối với
nhau trong trong các bộ phận của xe.
ã Moment quán tính của các bánh xe (M
J.b1
, M
J.b2
) - Moment xuất hiện
khi tốc độ quay của các bánh xe thay đổi.

ã Moment phanh (M
p
) - là momen do hệ thống phanh sinh ra nhằm cản
chuyển động quay của các bánh xe.
Đa số hệ thống phanh thông dụng hiện nay tạo ra momen phanh bằng cách
ép các má phanh vào bộ phận nào đó trên các bánh xe, trong đó má phanh đ ợc lắp
trên bộ đ ợc cố định với khung xe.
ã Lực kéo (F
p
) - là tổng của các phản lực của mặt đ ờng tác dụng lên bánh
xe đ ợc hình thành khi xuất hiện momen phanh.
Các lực ma sát (F
ms
) và momen quán tính của các bánh xe (M
jb
) có trị số rất
nhỏ so với các lực và momen khác tác dụng lên ôtô trong quá trình vận hành nên
th ờng đ ợc bỏ qua trong quá trình phân tích động lực học ôtô. Momen phanh (M
p
)
và lực phanh (F
p
) chỉ xuất hiện trong quá trình phanh ôtô, nên không đ ợc đề cập
đến trong ch ơng này.

1.3.1. đặc tính tốc độ của hệ động lực cơ ôtô
của hệ động lực ôtô là các đ ờng cong biểu diễn mối quan
hệ giữa các thông số tính năng cơ bản và tốc độ quay của hệ động lực khi giữ
nguyên vị trí của cơ cấu điều khiển động cơ.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
76

n
maxT
nn
max
N
e
g
e
n
g
n
n
n
min
n
M
M
e
n
N

H. 1-8. Đặc tính tốc độ của động cơ ôtô

Bảng 1-1. Các chế độ tốc độ đặc tr ng của động cơ ôtô
n
en
4,000 - 6,000 (Xe con)
3,000 - 4,200 (Máy kéo)
2,000 - 4,000
n
e.min
300 - 600 350 - 700
n
e.max
(1.05 - 1.10) n
en
(1.05 - 1.07) n
en

n
eM
( 0.4 - 0.6 ) n
en
( 0.5 - 0.7 ) n
en

n
2
( 1.7 - 2.0 ) n
en
( 1.4 - 1.6 ) n
en

ã Công suất kéo (N
k
) - là công suất đ ợc dùng để thắng các lực cản
chuyển động của ôto. Công suất kéo do động cơ sinh ra và đ ợc đo tại bánh xe chủ
động .
N
k
= N
e
. h
t

N
k
= N
e
- N
t

N
t
= N
e
( 1- h
t
)
Trong các công thức trên : Nk - công suất kéo; Ne - công suất có ích của
động cơ; Nt - công suất tổn thất trên đ ờng truyền từ động cơ đến bánh xe chủ động;
h

t
- hiệu suất của hệ thống truyền lực.
ã Mối quan hệ giữa tốc độ quay và vận tốc của ôtô
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
77


t
ebbb
i
nrnr
v
ì
ìì
=
ìì
=
60
2
60
2
pp

trong đó : v - vận tốc của ôtô, [m/s]; r
b
- bán kính bánh xe, [m]; n
b

, n
e
- tốc độ
quay của bánh xe và của động cơ, [rpm]; w
b
, w
e
- vận tốc góc của bánh xe và của
động cơ, [s
-1
]; i
t
- tỷ số truyền của hệ thống truyền lực.

N
nn
min
n
max
N
e
N
k

N
e
v
n
e1
n

e2
n
e3
N
k
N
e1
N
k1
N
e2
N
k2
N
e3
N
k3



H. 1-9. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa năng l ợng và tốc độ

1.3.2. cân bằng công suất
1.3.2.1. ph ơng trình và biểu đồ cân bằng công suất
N
e
= N
t
+ N
f

+ N
w
N
d
N
j
(3.3a)
or N
k
= N
f
+ N
w
N
d
N
j
(3.3b)
ã N
N
f
= F
f
. v = f. G. v. cosa (3.4)
ã N
d
N
d
= F
d

. v = G. v. sina (3.5)
ã N
y
N
y
= N
f
N
d
= G. v. ( f. cosa sina ) = G. v. cosa ( f d ) (3.6)
ã N
w
N
w
= F
w
. v = 0.5. r
o
. c
w
. A. (v + v
o
)
2
. v (3.7a)
or N
w
= W. (v + v
o
)

2
. v (3.7b)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
78

N
w
ằ 0.5. r
o
. c
w
. A. v
3
(3.7c)
or N
w
ằ W. v
3
(3.7d)
ã N
j
-

jj
N
G

g
vj=
d
(3.8)
N
N
e
A
N
t
v
N
k
N
d
v
max
v
n
v
x
A
x
0
N
y
N
w
N
y

N
R

H.1-10. Đồ thị cân bằng năng l ợng

ã N
y
= f(v) hàm đ ờng thẳng với a = const và v Ê 80 km/h,
ã N
y
= f(v) đ ờng cong với v > 80 km/h,
ã N
w
= f(v
3
)
ã N
R
= N
y
+ N
w
= f(v ) - tổng năng l ợng cản.

Các đặc tính trình bày trên đồ thị:
ã Khoảng giữa trục hoành và N
R
đặc tr ng cho năng l ợng chống lại sức cản của gió
và mặt đ ờng.
ã Khoảng giữa N

R
và N
k
đặc tr ng cho khả năng tăng tốc hay v ợt tốc.
ã Điềm A là diểm vận tốc cao nhất xe đạt đ ợc trên đ ờng. Tại điểm này xe không
còn khả năng gia tốc nữa.



PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
79




1.3.2.2. hệ số sử dụng công suất

N
R.x
N '
k.x.3
N
k
3
N
k
2

N
k
1
N '
k.x.2
v
x
v
max
A
0
v
N

H.1-11. đồ thị hệ số sử dụng công suất

đ ợc định nghĩa nh sau :

te
R
k
R
N
N
N
N
N
Y
h
ì

==
''
(3.9)
Trong đó : N
R
- công suất cần thiết để ôtô chuyển động với vận tốc không đổi
; N
k
- công suất kéo do động cơ phát ra.
H. 1-x biểu diễn biểu đồ cân bằng công suất của ôtô với hộp số 3 cấp. Nếu
ôtô chạy với vận tốc không đổi v
x
= const, hệ số sử dụng công suất khi hộp sô ở cấp
số 2 và số 3 sẽ bằng :
'
2.
.
2.
xk
xR
xN
N
N
Y =

'
3.
.
3.
xk

xR
xN
N
N
Y =

Vì N'
k.x3
> N'
k.x2
nên Y
N.x.2
< Y
N.x.3
, tức là ở vận tốc v
x
, hệ số sử dụng
công suất khi hộp số ở cấp số 3 sẽ lớn hơn so với tr ờng hợp để hộp số ở cấp số 2.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
80

Hệ số sử dụng công suất cành nhỏ thì suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ
càng lớn.

1.3.3. cân bằng lực kéo
Ph ơng trình cân bằng lực kéo có dạng nh sau :
F

k
= F
f
+ F
w
F
g
F
j
(3.10a)
Thay F
k
, F
f
, F
w
, F
g
và F
j
từ các biểu thức (1.3b), (1.4a), (1.6a) ta có :


j
g
G
GvWGf
r
iM
j

b
tte
ìììì+ìì=
ìì
daa
h
sincos
2

(3.10b)
hoặc
j
g
G
vWG
r
iM
j
b
tte
ììì+ì=
ì
ì
dy
h
2
(3.10c)
H. 1-x biểu diễn biểu đồ cân bằng lực kéo của ôtô.
ã Đồ thị F
k

= f(v) có dạng t ơng tự nh đồ thị M
e
= f(v), vì

b
tte
k
r
iM
F
h
ìì
=

ã Với vận tốc của ôtô v Ê 80 km/h, trị số của hệ số cản lăn (f) hầu nh
không thay đổi nên đồ thị F
y
= f(v) trong khoảng v Ê 80 km/h là một đoạn thẳng.
ã Đồ thị F
w
= f(v) có dạng của đ ờng bậc 2 (xem công thức 1.5).
ã Đoạn tung độ giữa trục hoành và đ ờng cong F
R
(đoạn bd) t ơng ứng với
công suất tiêu hao để thắng lực cản của mặt đ ờng và lực cản của không khí .
ã Đoạn tung độ giữa đ ờng cong F
R
và F
k
(đoạn ba) t ơng ứng với công

suất dự trữ để ôtô có thể v ợt dốc hoặc tăng tốc.
ã A là điểm cắt nhau của đ ờng cong lực kéo (F
k
) khi hộp số ở cấp cao nhất
và đ ờng lực cản (F
R
). v
A
là vận tốc lớn nhất mà ôtô có thể đạt đ ợc ứng với điều
kiện vận hành xác định. ở chế độ vận tốc v
A
, ôtô không còn khả năng v ợt dốc hoặc
tăng tốc.
ã ở khu vực F
k
> F
j
, bánh xe chủ động sẽ tr ợt lăn, tức là bánh xe quay
nh ng ôtô không tịnh tiến.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
81

F
F
k1
F

j
F
k1
F
k1
0v
2
v
1
v
a
b
c
d
A
F
R
F
y

H. 1-12. Đồ thị cân bằng lực

Động lực học ôtô là chỉ tiêu đánh giá khả năng của ôtô v ợt qua vật cản và
khả năng tăng tốc của ôtô.
Theo hàm 3.10 chỉ tiêu động lực học bao gồm các nhân tố liên quan tới động
lực học nh y, v, j, tuy nhiên nó cũng bao hàm các thông số của tính năng xe nh
M
e
, G, W vì lý do đó ta không thể dùng công thức này để tính toán cho các loại xe
khác nhau, mà chỉ quan tâm tới yếu tố động lực học của xe.

Chỉ tiêu động lực học :
D
FF
GG
Mi
r
W
v
kw
et
t
b
=
-
=-
ổ
ố
ỗ
ỗ
ử
ứ
ữ
ữ
1
2

.
h
(3.11a)

Ta thực hiện một số phép biến đổi, ta nhận đ ợc kết quả sau:
D
Mi
r
Wv
G
et
t
b
j
f
g
j=
-
=

.
(.cossin)
h
d
aa
2
1


Hay là:
D
j
g

j=
y
d
.
(3.11b)
L u ý:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
82

ã Theo hàm 3.11b thì D là chỉ tiêu động lực học diễn tả khả năng của ph ơng tiện để
v ợt qua ch ớng ngại và tăng tốc.
ã Theo hàm 3.11a thì D chỉ phụ thuộc vào cấu trúc của xe vì vậy chỉ số thể tiêu biểu
cho một loại xe cụ thể .

Ch ơng 2
Các bộ phận cơ bản
của hệ thống truyền lực trên ôtô

(HTTL) của ôtô là hệ thống tập hợp các cơ cấu nối từ
động cơ tới bánh xe chủ động.
Hệ thống truyền lực của ôtô có các chức năng nh sau :
ã Truyền mômen quay từ động cơ đến các bánh xe chủ động .
ã Biến đổi momen truyền từ động cơ đến các bánh xe chủ động sao cho phù
hợp giữa momen cản sinh ra trong quá trình ôtô chuyển động và chế độ làm việc của
động cơ.
ã Cắt dòng truyền momen theo ý muốn của ng ời lái.
ã Thực hiện đổi chiều chuyển động của bánh xe chủ động để ôtô chạy lùi.

ĐLH
V
BT
BT
TD
TD
K


H. 2-1. Sơ đồ cấu tạo HTTL điển hình
Đ- Động cơ, L- Ly hợp, H- Hộp số, TD- Trục cardan,
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
83

K- Khớp nối, V- Vi sai, BT- Bán trục


Bảng 2-1. Phân loại tổng quát HTTL của ôtô
Hình thức
truyền năng l ợng
ã HTTL cơ khí
ã HTTL thuỷ lực
ã HTTL thuỷ khí
ã HTTL điện
ã HTTL liên hợp
Bố trí chung

ã Động cơ tr ớc, cầu chủ động sau
ã Động cơ tr ớc, cầu chủ động tr ớc
ã Động cơ sau, cầu chủ động sau
Đặc điểm biến đổi
các số truyền
ã Truyền lực có cấp
ã Truyền lực vô cấp
Ph ơng pháp điều khiển
thay đổi tốc độ
ã Điều khiển bằng cần số
ã Điều khiển bán tự động
ã Điều khiển tự động

2.1.1. hệ thống truyền lực cơ khí
Hệ thống truyền lực cơ khí bao gồm các bộ truyền ma sát, các hộp biến tốc, hộp
phân phối truyền động cacđăng, loại này đ ợc dùng phổ biến

2.1.2. hệ thống truyền lực thuỷ lực

2.1.3. hệ thống truyền lực điện

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
84

2.1.4. hệ thống truyền động liên hợp
Hệ thống truyền lực liên hợp bao gồm một số bộ phận cơ khí, một số bộ phận thuỷ
lực, một số bộ phận điện tử.

2.1.5. sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực



PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- -

Đặng Lê Kiên - CK43-DLTT-SG
85



H. 2-2 giới thiệu các sơ đồ bố trí HTTL thông dụng.

- Động cơ, ly hợp, hộp số đ ợc bố trí thành hàng dọc phía tr ớc, cầu
chủ động phía sau.
- Động cơ, ly hợp, hộp số đ ợc bố trí thành hàng dọc phía tr ớc, cầu
chủ động phía tr ớc. Tất cả các thành tố của HTTL đ ợc tổ hợp thành một khối đặt
phía tr ớc nên trọng tâm của xe lệch hẳn về phía tr ớc. Đặc điểm này kết hợp với
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com