Tính toán thiết kế hộp số của xe khách 29 chỗ và ứng dụng phần mềm Catia V5-R16 để kiểm nghiệm bền

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
Hưng Yên, Ngày tháng năm 2014
Chữ kí của giáo viên hướng dẫn
1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Hưng Yên Ngày tháng năm 2014
Chữ kí của giáo viên phản biện
2
MỤC LỤC
MỤC LỤC HÌNH VẼ
3
DANH MỤC BẢNG
4
LỜI NÓI ĐẦU
Trong nghành sản xuất và chế tạo ô tô 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 không phải là một phương tiện hữu ích
và thông dụng. Bên cạnh đó, xe khách tuy tính cơ động không cao, nhưng nó có thể giải
quyết vấn đề đi lại của một số lượng dân cư lớn. Với mức thu nhập không 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
các tuyến xe khách trong nội thành là giải pháp tốt nhất cho việc giảm bớt tai nạn và ách
tắc giao thông, ngoài ra còn giảm bớt sự ô nhiễm môi trường do một khối lượng lớn xe
gắn máy thải ra.
Chính điều đó, việc không 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 tô 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 ô tô Hoà
Bình cải tiến xe IFA-W50 sang xe khách, còn hiện nay miền Bắc có Công ty ô tô 1-5 và
Công ty ô tô 3-2 cũng đã có xe khách mang thương hiệu của Việt Nam.
Với đồ án tốt nghiệp có đề tài: “Tính toán thiết kế hộp số của xe khách 29 chỗ
và ứng dụng phần mềm Catia V5-R16 để kiểm nghiệm bền” là dịp để tác giả kiểm
nghiệm lại kiến thức đã được học và nâng cao sự hiểu biết.
Để hoàn thành được bản Đồ án này ngoài sự nỗ lực của bản thân không thể không
kể đến sự chỉ bảo tận tình của thầy cô giáo trong bộ môn và nhà trường.
Tuy nhiên do thời gian và kinh nghiệm thiết kế còn hạn chế, nên Đồ án tốt nghiệp
này không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Vì vậy tác giả rất mong được sự
đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để Đồ án tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên
5
n
Pk =
Pk
Me.it.
h
v
vmax
v
PK=
PK
(lí tưởng)
Pei = Pemax
Pei
v
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề
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 số sử
dụng công suất là cao nhất.
Hình 1.1: sơ đồ lực kéo lý tưởng
Ta biết đường lực kéo lí tưởng của xe có dạng:
e
K
P
P
v
=
,
và đường đặc tính khi vẽ:
. .
e t
K
bx
M i
P
r
η
=
hoàn toàn không 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.
6
Có hai giới hạn xác định miền biến thiên vận tốc (v

min
÷ v
max
) và biến thiên lực kéo
(P
Kmin
÷ P
Kmax
). Miền biến thiên càng lớn thì việc chọn số tay số và quy luật phân chia càng
khó khăn hơn. Do vậy trong 1 xe cụ thể với yêu cầu miền biến thiên lực kéo và vận tốc
xác định ta cần giải quyết hai vấn đề:
1. Tìm số tay số Z tối ưu.
2. 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.
1.2 Cơ sở xác định cấp số tối ưu của xe
1.2.1 Đặc tính kéo của xe
Vì xu hướng là đưa công suất kéo N
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: N
k
= P
k
.v . Do đó ta vẽ đồ thị đường N
k
= N
emax

= const trên hệ toạ độ (v(m/s), P
k
(N)).
Qua đồ thị ta thấy:
+ Điểm A: là điểm ứng với lực kéo ở vận tốc lớn nhất v
max
của xe.
+ Điểm B: là điểm ứng với lực kéo lớn nhất của xe ta có vận tốc v
B
.
(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 v
B
÷v
A

Hình 1.2: Đồ thị biểu diễn P
k
= P
emax
= const
7
1.2.2 Đặc tính động cơ
Hình 1.3: Đồ thị đặc tính động cơ
Với đường công suất N
emax
được vẽ trên hệ trục toạ độ (n
e
, M
e

) thì đường này cắt
đường đặc tính mô men M
e
của động cơ tại hai điểm:
+ Điểm A: tại đó số vòng quay của động cơ là lớn nhất n
emax
+ Điểm K: tại đó số vòng quay của động cơ là n
K
, được xác định bằng phương pháp tìm
giao điểm trên đồ thị.
Miền biến thiên n
k
÷ n
emax
của số vòng quay động cơ n
k
÷ n
emax
là miền tại đó động
8
cơ phát ra miền công 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 v
A
là:
ng
i

tr
i
B
v
A
v
.==
ch
i
(1)
Trong đó:
+ i
tr
: là tỉ số miền biến thiên trong do đặc tính của động cơ tạo nên
k
n
e
n
max
=
tr
i
(2)
+ i
ng
: là tỉ số miền biến thiên ngoài do hộp số tạo nên
min
max
h
i

h
i
=
ng
i
(3)
(i
hmax
, i
hmin
là tỉ số truyền lớn nhất và nhỏ nhất của hộp số cơ khí).
Qua đồ thị ta thấy nếu ta chọn i
tr
tăng (có nghĩa là giảm n
k
) thì công suất của động
cơ P
e
giảm (n
emax
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 i
ch
và i
tr
.
Từ việc lập luận trên ta đi xây dựng công thức tính gần đúng số cấp số Z và tiến
hành phân chia tỉ số truyền cho các tay số

1.2.3 Công thức xác định số cấp số tối ưu
Giả sử số cấp số của hộp số là Z, qua phân tích các đồ thị và khai triển (3) ta được:
1max
max
1
n
v
Zn
v
nk
v
nkZ
v
==
ng
i
(4)
Ta nhận thấy:
1−
≥
Z
tr
i
ng
i
(5)
Vậy (1) có thể được viết như sau:
9
Z
k

n
n
Z
tr
i
ng
i
tr
i
B
v
A
v
)
max
(. =≥==
ch
i
(6)
Trong trường hợp lí tưởng hoá ta có:
1−
=
Z
tr
i
ng
i
Thay vào (1) ta có:
Z
tr

i
ng
i
tr
i == .
ch
i
Logarit hoá hai vế của biểu thức trên ta được:
tr
i log
ch
i log
Z =
(7)
1.3 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 hoà.
Với ô tô 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 trung
gian, nhằm giảm bớt được hạn chế trên.
Với tỉ số truyền nhỏ nhất nhất i
hZ
(i
hmin
) đã chọn (số truyền thẳng hoặc số truyền
tăng)và tỉ số truyền lớn nhất i

h1
(i
hmax
) xác định từ công thức (3):
hmin
i
ng
i
hmax
i
=
Các tỉ số truyền trung gian được xác định theo các công thức. Trong đó:
- α
1
: Giá trị bước nhảy thứ nhất.
- α
2
: Giá trị bước nhẩy thứ hai.
- α
3
: Giá trị bước nhẩy thứ ba,
10
Nếu ta chọn một bước nhảy α
1
≠ 1 còn các bước nhẩy khác có giá trị bằng 1 thì
theo công thức ta được các tỉ số truyền trung gian được tính theo cấp số nhân.
Trong đó bước nhẩy α
1
, α
2

, α
3
lần lượt được tính như sau:
- Ta chọn sơ bộ:
+ α
1
= i
tr
+ α
2
= 1,10
+ Với i
h1
đã biết, theo công thức trong bảng trên thay vào ta được α
3
- Nếu 1 ≤α
3
<1,1 thì thay α
1
,α
2
, α
3
vào công thức trong bảng trên ta sẽ tính được tỉ số
truyền trung gian của hộp số.
- Nếu α
3
<1 thì chọn α
3
= 1, rồi tính lại α

2
theo i
h1
và α
1
sau đó thay vào các công thức tính
trong bảng 1.1.
- Nếu α
2
< 1 thì chọn α
2
= 1, rồi tính lại α
1
theo i
h1
sau đó thay vào công thức trong bảng
1.1 ta sẽ được các tỉ số truyền trung gian của hộp số.
Bảng 1-1. Công thức tổng quát tính tỉ số truyền của các tay số khác nhau
Tay số Tỉ số truyền Bước nhảy Bước nhảy
trung gian 1
Bước nhẩy
trung gian 2
Z
0
3
0
2
0
1
ααα

0
3
0
2
1
1
ααα

Z - 1
0
3
0
2
1
1
ααα


0
3
1
2
αα
0
3
1
2
1
1

ααα

.
3
α
Z - 2
0
3
1
2
2
1
ααα


1
3
1
2
αα
1
3
2
2
1
1
ααα

.
3

α
Z - 3
1
3
3
2
3
1
ααα


2
3
1
2
αα
3
3
3
2
1
1
ααα

.
3
α
Z - 4
4
3

6
2
4
1
ααα


3
3
1
2
αα
5
3
4
2
1
1
ααα

.
3
α
Z - 5
10
3
10
2
5
1

ααα


4
3
1
2
αα
11
10
3
5
2
1
1
ααα

.
3
α
Z - 6
20
3
15
2
6
1
ααα

5
3
1
2
αα
15
3
6
2
1
1
ααα

.
3
α
Z - 7
35
3
21
2
7
1
ααα


6
3
1
2

αα
21
3
7
2
1
1
ααα

Z - 8
55
3
28
2
8
1
ααα

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ CƠ KHÍ TRÊN ÔTÔ VÀ TÍNH
TOÁN THIẾT KẾ HỘP SỐ CỦA XE KHÁCH 29 CHỖ NGỒI
2.1 Thông số cơ bản của xe tham khảo và các tham số khác
Loại ô tô: Ô tô khách Hyundai county (29chỗ)
Nhãn hiệu: Hyundai
Năm sản xuất: 2014
Kích thước bao (m): 7.085 x 2.060 x 2.755
Chiều dài cơ sở (m): 4.085
Tự trọng (kg): 4125
Phân bố lên cầu trước: 2360
Phân bố lên cầu sau: 1765
Trọng lượng toàn bộ (kg): 6670

Phân bố lên cầu trước: 2570
Phân bố lên cầu sau: 4100
Vận tốc lớn nhất của ô tô (m/s): 27.2
Động cơ: Diesel, D4DD, có tubo tăng áp
12
Công suất cực đại (KW): 103
Số vòng quay, ứng với công suất cực đại (v/p): 2800
Mô men cực đại (N.m): 373
Số vòng quay ứng với M
emax
(v/p): 1600
Kiểu lốp: 700R16-12PR
2.2 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ
Các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đường cong biểu diễu sự
phụ thuộc của các đại lượng công suất, mômen theo số vòng quay của trục khuỷu động
cơ. Các đường đặc tính này gồm có:
+ Đường công suất: N
e
= f(n
e
).
+ Đường mô men xoắn: M
e
= f(n
e
).
Khi động cơ làm việc các đại lượng N
e
, M
e

, thay đổi theo số vòng quay của trục
khuỷu
e
, trị số của n
e
biến thiên từ
emin
ổn định đến
emax
Trong phần tính toán này, các đường đặc tính này được xác định bằng cách sử
dụng các công thức thực nghiệm, sau đó lập quan hệ công suất N
e
và mô men xoắn M
e
của động cơ theo
e
sau đó ta sẽ vẽ được các đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.
2.2.1 Công suất động cơ theo điều kiện cản chuyển động(P
v
)
.
η
N
ρ
 
 
 
 
 
= +

3
C .A.v
1
max
w
m.g.f.v .
v max
2
t
(Kw)
13
Trong đó:
- m : Khối lượng toàn bộ của ôtô (kg), m = 6670
- f : Hệ số cản lăn của đường, f = 0,018.
(Vì xe hoạt động trong thành phố trên đường tốt, nên ta chọn hệ số cản lăn của
đường với giá trị f = 0.018)
- v
max
: Tốc độ cực đại của xe (m/s), v
max
= 27,2
- C
w
: Hệ số cản của không khí (0,3 ÷ 0,45), chọn C
w
= 0,4
- K
f
: hệ số điền đầy diện tích (0,75 ÷0,9), chọn K
f

=0,9
- A : Diện tích cản chính diện của xe (m
2
), A = K
f
.2,060.2,755= 5,10
- η
t
: Hiệu suất của hệ thống truyền lực, η
t
= 0,89.
- ρ : Mật độ không khí (kg/ m
3
), ρ=1,24
Thay số ta tính được N
v
= 64,59 (Kw).
2.2.2 Công suất cực đại của động cơ
λ λ λ
N
N
=
+ −
v
emax
2 3
a. b. c.
Với a, b, c: các hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào loại động cơ, với động cơ diesel
có buồng cháy trực tiếp thì a=0,5; b=1,5; c=1,0
λ = 1 động cơ diesel: tỉ số giữa số vòng quay của động cơ với vận tốc lớn nhất của xe

và công suất lớn nhât của động cơ
Ta có được công suất cực đại của động cơ: N
emax
= 64,59 (Kw).
2.2.3 Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ
Đường biểu diễn công suất của động cơ:
N
e
= N
emax
.( a.λ’ + b. λ’
2
– c. λ’
3
)
Trong đó:
- λ’ =
e
/
N
, với
N
= 2800.π/30 (rad/s).
- N
e
, n
e
: Công suất và số vòng quay tại một điểm trên đường đặc tính của động cơ.
Đường biểu diễn mô men định mức của động cơ :
M

e
= 1000. N
e
/
e
(N.m) (Trong đó đơn vị của N
e
là Kw )
Lần lượt thay các giá trị vào các công thức trên ta được giá trị của N
e
và M
e
(Bảng 2-1)
Bảng 2-1 Quan hệ P
e
, M
e
theo số vòng quay trục khuỷu n
e
.
n
e
(v/p)
λ’
N
e
(kw) M
e
(N.m) N
k

(KW)
14
280 0.1 4.13 140.85 3.67
560 0.2 9.81 167.28 8.73
840 0.3 16.66 189.39 14.82
1120 0.4 24.28 207.01 21.60
1400 0.5 32.29 220.24 28.73
1680 0.6 40.30 229.06 35.86
1960 0.7 47.92 233.47 42.64
2240 0.8 54.77 233.48 48.74
2520 0.9 60.45 229.06 53.80
2800 1.0 64.59 220.28 57.48
(N
k
là công suất truyền đến bánh xe chủ động: N
k
= N
e
.η
t
).


Hình 2.1: Đường đặc tính tốc độ ngoài của ô tô
Trị số công suất P
emax
ở phần tính toán trên chỉ là phần công suất động cơ dùng để
khắc phục các lực cản chuyển động. Để chọn động cơ đặt trên ô tô, cần phải tăng thêm
phần công suất để khắc phục các sức cản phụ: tiêu âm, quạt gió, máy nén khí, các loại
bơm dầu, radio, điều hoà nhiệt độ ,vì vậy phải chọn động cơ có công suất lớn nhất là:

N’
emax
= (1,1 ÷ 1,3).N
emax
= 75 (Kw).
2.2.4 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:
i
t
= i
h
. i
f
. i
0
Trong đó:
- i
h
: Tỷ số truyền của hộp số chính.
- i
f
: Tỷ số truyền của hộp số phụ.
- i
0
: Tỷ số truyền của truyền lực chính.
Vì xe 1 cầu chủ động, truyền lực chính loại đơn nên i
f
= 1.
2.2.4.1 Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính i

0
.
Tỷ số truyền của truyền lực chính i
0
được xác định từ điều kiện đảm bảo cho ôtô
đạt vận tốc cực đại:
0
hn
i
i i
=
r .n
v
b
. .v
max
f
15
Trong đó:
- Hộp số truyền thẳng : i
hn
= 0,85 (i
hn
là tỉ số truyền của tay số cao nhất) ta chọn là tỉ số
truyền cao với i
hn
<1.
- n
v
: Số vòng quay trục khuỷu của động cơ tương ứng với v

max
của ô tô, n
v
=293 (rad/s).
- v
max
: Vận tốc lớn nhất của xe (theo xe tham khảo), v
max
= 27,2 (km/h).
- r
b
: Bán kính làm việc trung bình, được xác định theo kích thước lốp.
r
b
= λ
1
. r
0
+ λ
1
: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, λ
1
= 0,93 đối với lốp áp suất thấp.
+ r
0
: bán kính thiết kế của bánh xe, r
0
được tính như sau :
r
0

= (B + d/2).25,4 = 381 (mm) = 0,381 (m).
r
b
= 0,93 . 0,381 = 0,35 (m).
Thay số tính được : i
0
= 4,828.
2.2.4.2 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 ngoài . Ta xác định số cấp số
của hộp số theo các bước sau:
Tìm tỉ số miền biến thiên trong i
tr
.
Hình 2.2: Đồ thị N
emax
= const theo M
e
và n
e
16
Vẽ đồ thị đường N
emax
= const trên hệ toạ độ chứa đường đặc tính tốc độ ngoài của
động cơ M
e
(n
e

). Đồ thị N
emax
= const = 64,59 (Kw) có dạng hypebol cắt đồ thị M
e
(n
e
) tại
hai điểm A(n
emax
,M
A
) và K(n
k
,M
k
), với n
emax
=293 (rad/s), n
k
xác định bằng cách tìm toạ độ
điểm K trên đồ thị, ta được n
k
=240 (rad/s).
max
1,22
n
e
n
k
= =i

tr
Tìm tỉ số truyền chung i
ch
.
Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn N
k
= N
emax
= const
Ta vẽ đường N
emax
= const trên hệ toạ độ (N
k
,V). Đồ thị này có dạng hypebol cắt
đồ thị P
kmax
= P
ϕ
= ϕ.G
2
.g.m
2k
= 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. m
2k
: hệ số phân
bố lại trọng lượng m
2k
=1,11,3 chọn 1,3
G

2
: trọng lượng tĩnh tác dụng lên các bánh xe sau.
ϕ=0,8 hệ số bám với loại đường nhựa và bê tông trong điều kiện khô sạch
6,50
v
A
v
B
= =i
ch
Trong đó:
+ v
A
: Vận tốc lớn nhất của xe, v
A
= 27,2 (m/s).
+ v
B
= 4,18 (m/s)
Tìm tỉ số truyền lớn nhất của hộp số i
max
17
Ta tính được tỉ số miền biến thiên ngoài i
ng
:
min
max
tr
i
ch

i
ng
i
i
i
==
Từ đó ta tính được i
max
= 5,33 với i
min
= 1 (Hộp số truyền thẳng).
Số cấp số Z của hộp số được tính theo công thức sau:
≤
log i
ch
Z
log i
tr
Thay các giá trị đã biết ta tính được Z 9,41. Chọn sơ bộ cấp số Z = 5. Tuy nhiên ta
sẽ tính toán các chỉ tiêu về công suất, chỉ tiêu về lực kéo, (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 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 α
1
, α
2

, α
3
đối với mối số cấp số (Z) lần lượt được tính như
sau:
Số tay số Z = 4.
+ α
1
= i
tr
= 1,22
+ Ta chọn sơ bộ α
2
= 1,1.
+ i
1
= α
1
4
. α
2
6
. α
3
4
do đó, với
B
vi
A
v
i

.
1
tr
=
= 5,33. Thay số ta tính được α
3
=1,079.
Số tay số Z = 5.
+ α
1
= i
tr
= 1,22
+ Chọn sơ bộ, α
2
= 1,1.
+ i
1
= α
1
5
. α
2
10
. α
3
10
+ α
3
=

1
10
5 10
1 2
.
i
α α
=0,97 với α
3
< 1 ta chọn α
3
= 1, rồi tính lại
10
5
1
1
2
α
α
i
=
= 1,070
18
Số tay số Z = 6.
+ α
1
= i
tr
= 1,22
+ α

2
được chọn, α
2
= 1,1.
+ α
3
=
1
20
6 15
.1,1
i
α
1
= 0,95, với α
3
< 1 ta chọn α
3
= 1, rồi tính lại
1
15
6
i
α
α
=
2
1
= 1,03
19

Bảng 2-2 Tỉ số truyền của các tay số ứng với số cấp số khác nhau
Số cấp Tay số Tỉ số truyền Bước
nhẩy
Bước nhẩy
trung gian 1
Bước nhẩy
trung gian
2
Z =4
1 5,3300
1,7468
2 3.0512 1,0000
1,7468 1,0000
3 1.7468 1,0000
1,7468
4 1,0000
Z =5
1 5,3300
1,5194
2 3,5078 1,0000
1,5194 1,0000
3 2,3086 1,0000
1,5194 1,0000
4 1,5194 1,0000
1,5194
5 1,0000
Z =6
1 5,3300
1,3975
2 3,8140 1,0000

1,3975 1,0000
3 2,7292 1,0000
1,3975 1,0000
4 1,9529 1,0000
1,3975 1,0000
5 1,3975 1,0000
1,3975
6 1,0000
2.2.4.3 Xác định vận tốc của ô tô tương ứng với từng số truyền.
20
Vận tốc chuyển động của ô tô ở các tay số được xác định theo công thức sau:
Zm
.
f
.
0
e
.n
b
r
Zm
v
iii
=
Trong đó:
- Z chỉ số chỉ số cấp số của hộp số đang tính, Z = 4 đến 6
- m chỉ số chỉ tay số đang tính m = Z.
- Các thông 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).

2.2.4.4 Xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lưc học của ô tô.
1. Xác định chỉ tiêu về công suất
a. Phương trình cân bằng công suất
Trường hợp ôtô làm việc tổng quát trên dốc nghiêng:
N
k
= N
f
+ N
ω
± N
i
± N
j
+ N
m
Trong đó :
- N
k
là công suất kéo ở bánh xe chủ động, được xác định theo công thức :
N
k
= N
e
– N
r
= N
e
.η
t

- N
f
là phần công suất tiêu hao cho cản lăn
N
f
= G.f.cosα.v/270
- N
ω
là phần công suất tiêu hao cho cản không khí :
N
ω
= C
ω
.A.v
3
/3500
Trong phương trình chỉ cần xác định thành phần công suất P
k
, P
f
, P
ω
theo tốc độ
của từng số truyền của hộp số vì các thành phần công suất tiêu hao khác quá nhỏ ta có thể
bỏ qua.
b. Đồ thị cân bằng công suất
Để xây dựng đồ thị công suất tiêu hao cho cản lăn N
f
và công suất cản khí N
ω

ta
chỉ cần xác định các giá trị của chúng tại một số điểm từ v
min
và v
max
.
Bảng 2-3 Giá trị N
ω
và N
f
theo vận tốc tại một số điểm thuộc v
min
và v
max
V 0.0 2.1 4.3 6.3 8.5 10.6 12.8 14.9 17.0 19.1 21.2 27.2
N
ω
0.0 0.005 0.05 0.1 0.4 0.7 1.2 1.9 2.9 4.1 5.6 11.7
N
f
0.0 12.1
Nhận xét:
- Trị số của đường biểu diễn công suất N
k
là như nhau ở mọi số truyền khi hiệu suất
21
η
t
= const với 1 loại xe (Giá trị N
k

được tính ở bảng 2-1).
- Đường biểu diễn P
f
là đường bậc nhất qua gốc toạ độ .
- Đường biểu diễn đồ thị N
ω
là đường cong N
ω
= f(v
3
) được cộng tiếp với P
f
theo trục tung.
- Trên đồ thị đoạn nằm giữa N
k
và (N
f
+ N
ω
) là công suất dư. Công suất dư này để ôtô có
thể khắc phục công suất cản lên dốc, công suất cản tăng tốc, công suất cản ở moóc kéo.
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:
P
k
= P
f
+ P

ω
± P
i
± P
j
Phương trình có thể viết dưới dạng khai triển:
os
η
.sinδ ψ
13
G
g
i i i
G G
ω
α
α
= + ± ± +
2
M . . . .
V
e o z
t
f
.f.c C .A. . .j n. .Q
i
r
b
Trong đó :
- P

k
là lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động.
- P
f
là lực cản lăn.
- P
j
là lực cản quán tính.
- P
i
là lực cản lên dốc.
- P
ω
là lực cản không khí
- δ
I
là hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng của các chi tiết quay khi tăng tốc
δ
i
= 1 + σ
1
.i
3
h1
+ σ
2
với σ
1
= 0,04 ÷ 0,05
σ

2
= 0,03 ÷ 0,04
b. Đồ thị cân bằng lực kéo
Lập bảng tính P
k
theo vận tốc của từng số truyền
Với các giá trị i
0
, i
f
, r
b
, η
t
là không đổi do đó giá trị của lực kéo P
k
sẽ thay đổi theo
hai thông số là mô men xoắn và tỷ số truyền của hộp số. Do đó công thức xác định P
k
có
thể viết dưới dạng:
P
km
= C. M
e
. I
hm
, Với C =
b
r

t
.
f
.
o
η
ii
Trong đó:
- M
e
thay đổi từ M
emin
đến M
e
(n
emax
).
22
- P
km
lực kéo ở số truyền đang tính ứng với hộp số có số tay số là Z.
- Các thông số còn lại ta đã biết
Thay số ta tính được giá trị của P
k
cho từng tay số ứng với Z khác nhau
Lực cản lăn P
f
= m.g.f = const = 1177,8 (N)
Lực cản không khí được xác định theo công thức :
13

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

ω
), tại giao điểm đó dóng xuống
trục hoành ta được v
max
.
- Ở các vận tốc khác khoảng tung độ nằm giữa P
k
và (P
f
+ P
ω
) là lực kéo dư được tính
bằng hiệu số: P
kd
= P
k
-(P
f
+P
ω
), dùng để ôtô khắc phục lực cản lên dốc, lực cản tăng tốc.
Bảng 2-4.Giá trị các chỉ tiêu động lực học của xe ứng với Z= 4
V
1
0.40 0.80 1.20 1.60 2.01 2.41 2.81 3.21 3.62 4.02 5.22
N
k1
3.67 8.73
14.8
2

21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.64
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k1
9.21
10.9
4
12.3
9
13.5
4
14.4
1
14.9
8
15.28
15.2

8
15.0
0
14.4
1
10.9
5
V
2
0.70 1.40 2.11 2.81 3.51 4.21 4.91 5.62 6.32 7.02 9.13
N
k2
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.64
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9

P
k2

5.27
6.26 7.09 7.75 8.25 8.58 8.74 8.74 8.58 8.25 6.27
V
3
1.21 2.43 3.65 4.87 6.08 7.30 8.52 9.73
10.9
5
12.1
6
15.8
2
N
k3
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.64
48.7
4
53.8
0

57.4
8
56.7
9
23
P
k3
3.02 3.59 4.06 4.43 4.73 4.91 5.00 5.00 4.91 4.72 3.59
V
4
2.1 4.3 6.3 8.5 10.6 12.8 14.9 17 19.1 21.2 27.2
N
k4
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.64
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7

9
P
k4
1.73 2.05 2.32 2.54 2.70 2.81 2.86 2.86 2.81 2.70 2.05
Bảng 2- 5.Giá trị các chỉ tiêu động lực học của xe ứng với Z= 5
V
1
0.4 0.8 1.2 1.6 2.01 2.41 2.81 3.21 3.62 4.02 5.22
N
k1
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P

k1
9.21
10.9
4
12.3
9
13.5
4
14.4
1
14.9
8
15.2
8
15.2
8
15.0
0
14.4
1
10.9
5
V
2
0.60 1.21 1.81 2.42 3.03 3.63 4.24 4.85 5.45 6.06 7.87
N
k2
3.67 8.73
14.8
2

21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k2
6.06 7.20 8.15 8.91 9.48 9.86
10.0
0
10.0
0
9.86 9.48 7.20
V
3
0.92 1.84 2.76 3.68 4.60 5.52 6.44 7.36 8.28 9.20
11.9
6
N

k3
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k3
3.99 4.74 5.36 5.86 6.24 6.49 6.61 6.61 6.49 6.24 4.74
V
4
1.40 2.80 4.20 5.60 7.00 8.40 9.80
11.2
0
12.6
0

14.0
0
18.1
N
k4
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k4
2.62 3.12 3.53 3.86 4.10 4.27 4.35 4.35 4.27 4.10 3.12
V
5
2.1 4.3 6.3 8.5 10.6 12.8 14.9 17 19.1 21.2 27.2

N
k5
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k5
1.73 2.05 2.32 2.54 2.70 2.81 2.86 2.86 2.81 2.70 2.68
Bảng 2-6 Giá trị các chỉ tiêu động lực học của xe ứng với Z= 6
V
1
0.4 0.8 1.2 1.6 2.01 2.41 2.81 3.21 3.62 4.02 5.22
N
k1

3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
24
P
k1
9.21
10.9
4
12.3
9
13.5
4
14.4

1
14.9
8
15.2
8
15.2
8
15.0
0
14.4
1
10.9
5
V
2
0.55 1.11 1.67 2.22 2.78 3.34 3.90 4.46 5.01 5.60 7.24
N
k2
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7

4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k2
6.59 7.83 8.86 9.69
10.3
1
10.7
2
10.9
3
10.9
3
10.7
2
10.3
1
7.83
V
3
0.78 1.56 2.33 3.11 3.90 4.67 5.45 6.23 7.01 7.79
10.1
2
N
k3

3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k3
4.71 5.60 6.34 6.93 7.37 7.67 7.82 7.82 7.67 7.37 5.60
V
4
1.08 2.17 3.26 4.35 5.44 6.53 7.61 8.70 9.79
10.9
0
14.1
4
N

k4
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k4
3.37 4.01 4.54 4.96 5.28 5.49 5.60 5.60 5.49 5.28 4.01
V
5
1.52 3.04 4.56 6.08 7.60 9.12
10.6
4
12.1
6

13.6
9
15.2
1
19.7
7
N
k5
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k5
2.41 2.87 3.25 3.55 3.78 3.93 4.01 4.01 3.93 3.78 2.87

V
6
2.1 4.3 6.3 8.5 10.6 12.8 14.9 17 19.1 21.2 27.2
N
k6
3.67 8.73
14.8
2
21.6
0
28.7
3
35.8
6
42.6
4
48.7
4
53.8
0
57.4
8
56.7
9
P
k6
1.73 2.05 2.32 2.54 2.70 2.81 2.86 2.86 2.81 2.70 2.63
2.3 Nhận xét các đồ thị chỉ tiêu động lực học và chọn số cấp số hộp số
25