bài tập lớn lý thuyết ô tô

Phần I
Tính toán khả năng động lực của ôtô
1. Mục đích tính toán khả năng động lực của ôtô
Khi thiết kế ôtô nhất thiết phải tính toán khả năng động lực. Tính toán khả
năng động lực của ôtô nhằm mục đích xác định những thông số cơ bản của động
cơ và hệ thống truyền lực để đảm bảo yêu cầu sức kéo thiết kế đề ra. Chất lợng
kéo đợc đánh giá bằng khả năng của xe chuyển động với tốc độ trung bình cao
trong những điều kiện đờng xá khác nhau. Đối với từng loại đuờng và từng tay
số cho ta xác định đợc tốc độ cực đại thích hợp và sức cản lớn nhất của đuờng
mà xe có thể khắc phục đợc ở từng tay số.
Muốn tính toán đợc khả năng động lực của ôtô cần phải biết trớc đợc các
số liệu sau đây:
- Trọng tải (số lợng hành khách hay số tấn hàng chuyên chở)
- Tốc độ truyền thẳng của ôtô ở số truyền thẳng Vmax chạy trên đờng tốt
nằm ngang.
- Hệ số cản lăn f của đờng.
- Độ dốc i lớn nhất của đờng mà xe có thể khắc phục đợc.
- Xe cần tham khảo.
Trên cơ sở loại ôtô và trọng tải đã cho chúng ta có thể tham khảo một loại
ôtô tơng tự đã có thể chọn các thông số cần thiết cho tính toán nh:
- Trọng lợng bản thân ôtô G0.
- Diện tích chính diện của ôtô F, nhân tố cản K.
- Số vòng quay của trục khuỷu tơng ứng với công suất cực đại của ôtô nN
(đối với ôtô du lịch không đặt bộ phận hạn chế tốc độ).
- Số vòng quay của trục khuỷu tơng ứng với vị trí hạn chế tốc độ của ôtô
n0 (đối với ôtô tải có đặt bộ phận hạn chế tốc độ).
- Hiệu suất truyền lực k.
- Bán kính lăn rbx
2. Trình tự tính toán khả năng động lực của ôtô
I.

Chọn động cơ và xây dựng đờng đặc tính ngoài

Từ Lý thuyết ôtô chúng ta có viết phơng trình cân bằng công suất tổng
quát theo biểu thức:
1


N e = N t + N f + N N i N j + N mk + N 0 ...

(1)

ở đây:
N e - công suất phát ra của động cơ
N t - công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống tryền lực
Nf

- công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn

N - công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí
N i - công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc
N j - công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính
N 0 - công suất tiêu hao cho trục trền công suất

Nhng theo đầu bài đã cho biết loại ôtô, trọng tải và tốc độ V max của xe chạy
trên đờng nằm ngang, hệ số cản lăn f. Ta thấy rằng ôtô chỉ đạt đợc tốc độ Vmax
khi chạy trên đờng tốt, mặt đờng bằng phẳng và không kéo theo moóc hoặc
truyền công suất cho thiết bị phụ ... Khi đó thì động cơ phải sinh ra công suất là:
NV =

1

( N f + N )
tl

NV =

3
1 GfVmax KFVmax
(
+
)
tl 270
3500

(2)

ở đây:
+ G là trọng lợng toàn bộ của ôtô tính theo kG; trọng lợng này gồm trọng
lợng bản thân, trọng tải địng mức của xekhi trong lợng của ngời lái, phụ, trọng lợng dầu mỡ và thiết bị phụ. Đối với ôtô du lịch và ôtô hành khách thì trọng lợng
bình quân của một hành khách thừa nhận là 65kg.
+ f là hệ số cản lăn của đờng.
+ Vmax là tốc độ cực đại của ôtô ở tay số truyền thẳng khi chạy trên đờng
tốt; mặt đờng nằm ngang (tính theo km/h)
+ K là hệ số cản không khí
Đối với ôtô du lịch K = 0,025 ữ 0,030 kG.gy2/m4
Đối với ôtô buýt

K = 0,040 ữ 0,050 kG.gy2/m4

Đối với ôtô vận tải K = 0,050 ữ 0,07 kG.gy2/m4
+ F là diện tích chính diện của ôtô tính theo m 2. Khi tính toán có thể tham

khảo ôtô cùng loại hoặc tính sơ bộ theo công thức:
F = m.B.H
ở đây:

. m là hệ số điền đầy diện tích cản chuyển động
2


Đối với ôtô du lịch m = 0,90
Đối với ôtô vận tải m = 0,95

. B là chiều rộng cơ sở của ôtô (m)
. H là chiều cao của ôtô (m)
+ tl là hiệu suất truyền lực có thể xác định nh sau:
Đối với ôtô du lịch tl = 0,85 ữ 0,90
Đối với ôtô vận tải tl = 0,80 ữ 0,85
Đối với ôtô nhiều cầu chủ động tl = 0,75 ữ 0,80
Công suất tính theo công thức (2) thoả mán điều kiện đầu đề thiết kế đã
cho. Ta dùng công thức này để tính toán các phần sau và trên cơ sở đó để xây
dựng các đồ thị. Nhng nếu ta tính đợc công suất theo công thức (2) mà căn cứ
vào đó để chọn công suất thì cha đủ. Vì công suất của động cơ đem thử trong
điều kiện thí nghiệm của nhà máy thiếu bộ phận tiêu âm, quạt gió, bình lọc
không khí và các trang bị phụ khác. Nhng khi lắp trên ôtô lại có các bộ phận kể
trên và mặt khác để tăng khả năng thắng sức cản đột xuất trong quá trình chuyển
động nữa thì khi tính công suất theo công thức (2) để chọn công suất của động
cơ lắp trên ôtô ta phải chọn động cơ có công suất cao hơn 15 ữ 20 %.
Trên cơ sở tính toán đợc công suất NV đảm bảo đợc tốc độ Vmax khi chạy
trên đờng có hệ số cản lăn f ta có thể xác định đợc loại động cơ là động cơ xăng
hay là điêzen hoặc loại động cơ có hạn chế vòng quay hay không hạn chế số
vòng quay.

II.

Xây dựng đờng đặc tính ngoài của động cơ xăng không có bộ phận
hạn chế số vòng quay.
B

Những
động cơ không có bộ phận hạn chế số vòng quay thờng đợc đặt
Ne
(m.lực)
A

Ne số xe ôtô vận tải (trọng tải nhỏ).
trên những ôtô du lịch và ở một
Me(kGm)
Từ công thứcMe
(2) ta đã tính toán đợc công suất NV. Công suất này đợc biểu
diễn ở điểm A trên đồ thị (hình 1) nghĩa là tơng ứng với số vòng quay nV của
động cơ. Vị trí điểm A nằm bên phải của điểm B là điểm ứng với công suất cực
đại của động cơ Nmax có số vòng quay tơng ứng là nN ta đã biết từ đầu thiết kế,
cho nên ta có thể tính đợc số vòng quay nV ứng với NV theo công thức sau:
Mma
x

Mn

Nma
x

0

nM

Mma
x

nV = (1,10 ữ 1,25).nN
(3)
Trị số cao dùng cho ôtô du lịch có số vòng quay lớn, trị số thấp dùng cho
ôtô vận tải.

nv

nN
3

vmax

ne(v/ph
)
v(km/h)


Hình 1: Đờng đặc tính ngoài của động cơ xăng
không có bộ phận hạn chế số vòng quay

Thiếu 1/2 trang ...
Để tính toán công thức (5) đợc nhanh chóng ta chọn:
2

n n
n
k = e + e e
nN nN nN

3

Và công thức (5) có dạng:
Ne = k.Nmax
Đại lợng k đợc xác định nhanh chóng theo bảng sau:

ne
nN

k

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0,232 0,363 0,496 0,625 0,744 0,847 0,928 0,981

1,0

1,1

1,00

0,98

Sau khi tính toán đợc công suất phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ
ta biểu diễn lên đồ thị theo hình 1. Khi có đồ thị N = f(n e) ta có thể xây dựng đợc
đồ thị moment quay của động cơ theo công thức sau:
Thiếu 1/2 trang ...
Mmax = 1,25.MN và nM = 0,5.nN
ở đây:
Mmax - moment quay cực đại của động cơ
MN - moment quay khi ở công suất cực đại Nmax
nM - số vòng quay khi moment quay cực đại Mmax
nN - số vòng quay khi ở công suất cực đại Nmax
Để xây dựng đờng đặc tính công suất và đờng đặc tính moment quay đợc
thuận lợi khỏi nhầm lẫn ta đặt những trị số tính toán vào bảng sau:
4


ne (v/f)

0,2nN

0,3 nN 0,4 nN 0,5 nN

k
Ne = kNmax
(mã lực)

0,232

0,363

0,496

0,625

0,6
0,744

0,7 nN 0,8 nN 0,9 nN 1,0 nN 1,1 nN
0,847

0,928

0,981

1,00

0,98

Me

III.

Xây dựng đờng đặc tính ngoài của động cơ xăng có bộ phận hạn
chế số vòng quay.

ở ôtô vận tải thờng đặt động cơ xăng có bộ phận hạn chế số vòng quay. Vì
ôtô vận tải không yêu cầu có tốc độ lớn nh ở ôtô du lịch mà chủ yếu là yêu cầu
có năng suất và tính kinh tế cao. Ta đã biết theo đờng đặc tính ngoài của động cơ
thì suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất, ứng với chỗ công suất không phải là cực đại
mà ở điểm dới chỗ có công suất cực đại N max. Cho nên để đạt đợc năng suất cao
giá thành hạ thì ở ôtô vận tải thờng đặt động cơ xăng có bộ phận hạn chế số vòng
quay.
ở ôtô có bộ phận hạn chế số vòng quay thì tốc độ lớn nhất của ôtô trong
đầu đề thiết kế sẽ ứng với số vòng quay ở chỗ hạn chế.
Theo điều kiện đã cho f và Vmax có thể tính đợc công suất yêu cầu NV của
động cơ theo công thức (2) và cũng lập luận nh trên thì khi chọn động cơ lắp lên
ôtô ta sẽ chọn loại động cơ có công suất lớn hơn công suất N V đã tính độ 15
20%.
Khi xây dựng đờng đặc tính ngoài của động cơ và các phần tính toán
phía sau ta vẫn lấy công suất NV đã tính theo công thức (2).
Muốn vẽ đờng đặc tính ngoài của động cơ theo công thức Lây- đéc- man,
cần phải xác định số vóng quay n U ứng với công suất cực đại khi không hạn chế
số vòng quay và công suất cực đại N max khi không hạn chế số vòng quay (xem
hình 2).
Theo đề bài ta đã biết đợc số vòng quay ở chỗ hạn chế n0 ứng với tốc độ
cực đại của ôtô Vmax. Muốn tìm nN ta xác định nh sau:
nN =

n0
0 .8 0 .9

5

(8)


Sử dụng tỷ số

n0
= 0,8 0,9 và biết đợc NV tính theo công thức (2) ta có
nN

thể xác định đợc công suất Nmax nh sau:
N max =

NV
n n 2 n
0 + 0 0
nN nN nN





3

(9)

Các trị số n0, nN, nV và Nmax xác định vị trí hai điểm A và B trên đồ thị và
cách bố trí theo hình 2.

A

B

Nmax

N0(1,2ữ1,3)

Ne(m.lực)
Me(kGm)
Ne

Nv

Me

Mmax
Mn

0

nM

nX nN
v0 = vmax

vN

ne(v/ph)
v(km/h)

Hình 2: Đờng đặc tính ngoài của động cơ

có bộ
hạn chế
vòng là
quay
Khi đã xác định xăng
đợc tọa
độphận
của điểm
B sốnghĩa
biết đợc nN và Nmax, muốn
xây dựng đờng đặc tính (Ne, ne) và (Me, ne) ta sử dụng công thức (6) và (7) ở trên
và cũng thành lập bảng để vẽ cho thuận lợi khỏi nhầm lẫn.

Do hạn chế của bộ phận hạn chế số vòng quay cho nên ở tại vị trí có bộ
phận hạn chế số vòng quay (điểm A trên hình vẽ) các đờng đặc tính Ne và Me sẽ
không đi thẳng đứng xuống vị trí điểm n0 mà sẽ đi nghiêng xuống vị trí nX (nX là
số vòng quay của động cơ khi chạy không), số vòng quay nx thờng lớn hơn số
vòng quay n0 khoảng 300- 500 vòng/phút.
(nx- n0 = 300 500 vòng/phút)

6

Để đồ thị biểu diễn đợc rõ ràng thì phần đờng đặc tính ở phía bên phải vị
trí hạn chế số vòng quay (điểm A) ta vẽ nét đứt vì phần đờng đặc tính này thực tế
trên động cơ đã hạn chế số vòng quay sẽ không có nữa.
IV.

Xây dựng đờng đặc tính ngoài của động cơ điêzen.

Đối với ôtô có đặt động cơ diezel thì tốc độ cực đại N max sẽ ứng với số
vòng quay nN. Công suất cực đại Nmax của động cơ nghĩa là điểm A và B trên đồ
thị sẽ trùng nhau (thờng hạn chế số vòng quay ở Nmax) và khi đó:
nN = nV
Muốn tính công suất NV ta vẫn tính theo công thức (2). Nhng khi chọn
động cơ lắp lên ôtô ta sẽ chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất N V
khoảng 15-20% theo cơ sở lập luận đã nói ở trên.
Muốn xây dựng đờng đặc tính (Ne, ne) và (Me, ne) ta vẫn theo phơng pháp
trình bày ở trên nhng cần phải chú ý rằng đối với động cơ diezel thì công thức
lâyđécman có thêm một số hệ số có tính đến ảnh hởng cấu tạo của các loại
buồng cháy.
Công thức lâyđécman đối với động cơ diezel là:
2
n
n
n
N e = N v a
+ b c
nN
nN
nN

3





(10)

a,b,c là các hệ số xác định theo bảng sau:

Các hệ số

Diezel có
buồng cháy
thống nhất

Diezel có
buồng cháy dự
bị

Diezel có
buồng cháy
xoáy lốc

a

0.5

0.7

0.6

Diezel có
buồng cháy
loại 2 kỳ
loại ..az
0.87

b

1.5

1.3

1.4

1.13

c

1.0

1.0

1.0

1.00

Đối với động cơ diezel dùng công thức kinh nghiệm của lâyđécman chỉ là
gần đúng, cho nên nó không biểu thị chính xác đờng đặc tính ngoài của động cơ
diezel. Vì thế khi thiết kế nên chọn một động cơ mẫu có công suất gần bằng
công suất của động cơ cần thiết kế. Lúc đó ta thừa nhận số vòng quay n N của
động cơ đã có bằng số vòng quay của động cơ ta cần thiết kế.
Dựa vào đờng đặc tính của động cơ đã có sẵn ta lấy những trị số n e bất kỳ
để xác định những trị số Ne tơng ứng rồi tùy theo sự tơng quan giữa trị số NV của
động cơ cần thiết kế và NV của động cơ có sẵn mà chúng ta tăng hay giảm các trị
7


số Ne theo tỷ lệ cho tơng ứng với động cơ thiết kế. Làm nh vậy ta sẽ có dạng đờng đặc tính của động cơ cần thiết kế.Làm nh vậy ta sẽ có dạng đờng đặc tính
của động cơ cần thiết kế giống dạng đờng đặc tính của động cơ đã có sẵn.
V.

Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính i0.

Theo đầu bài cho với điều kiện xe chạy ở tốc độ cực đại V max mà xe chở
với trọng tải định mức thì ngời lái phải cho xe chạy ở số truyền thẳng trên mặt đờng bằng nghĩa là ih= 1. Theo lý thuyết thì tỷ số truyền i 0 sẽ đợc xác định theo
công suất tổng quát sau:
i0 = 0.377

rbx .ne
ih .Vmax

(11)

ở đây: i0- tỷ số truyền của truyền lực chính

ih- tỷ số truyền thẳng của hộp số (ih=1)
rbx- bán kính lăn của bánh xe (mết) rbx = r
r- bán kính tĩnh của lốp
- là hệ số biến dạng của lốp

- Lốp có áp suất thấp:
= 0.93 0.935

- Lốp có áp suất cao:
= 0.945 0.95

ne: số vòng quay của động cơ ứng với Vmax(vòng/phút)
Vmax: tốc độ cực đại của ôtô (km/g)
Từ công thức (11) ta thấy rằng i0 có ảnh hởng tới tốc độ của xe và lại có
ảnh hởng tới nhân tố động lực học của xe theo công thức:
M e .ih .i0 .nH KFV 2

Ux
13
D=
G

(12)

Khi tăng tỷ số truyền i0 thì nhân tố động lực học D tăng lên nghĩa là khả
năng khắc phục sức cản của đờng cũng tăng lên, nhng khi tăng i0 thì tốc độ lớn
nhất của xe ở mỗi tay số lại giảm xuống và nh vậy là làm tăng số vòng quay của
động cơ cho một đơn vị quãng đờng chạy. Điều đó sẽ dẫn đến tăng tiêu hao
nhiên liệu và giảm tuổi thọ các chi tiết của động cơ.
8

Nh vậy thì việc tăng i0 chỉ có lợi trong một giới hạn xác định nào đó có
nghĩa là vừa đảm bảo sao cho ôtô có đợc chất lợng kéo cần thiết, đảm bảo đợc
tốc độ của xe và do đó đảm bảo đợc tính kinh tế khi sử dụng.
Cho nên ngoài việc xác định tỷ số truyền i 0 theo lý thuyết ngời ta còn kết
hợp chọn tỷ số truyền i0 bằng phơng trình cân bằng công suất của ôtô.
Ví dụ: Ta chọn i0>i0>i0>i0 và ta lập những đờng cong công suất ở
bánh xe chủ động của ôtô để có thể chọn tỷ số truyền i 0 sao cho hợp lý nhất (ở
đây i0=5.5; i0=5; i0=4.5; i0=4; i0=3.5).
Nm,l

N m + m

40

Nf + NW

3,5
4
4,5

30

5
5,5

20

10

Hình số 3
0 vẽ ta thấy nếu giảm tỷ số truyền của truyền lực chính i 0 đến i0
Qua hình
25
50
75
100
125
v (km/h)
thì lợng dự trữ công suất của ôtô giảm đi nhng trị số tốc độ lớn nhất của xe đợo
tăng lên.

Nhng nếu tiếp tục giảm i0 xuống i0thì lợng dự trữ công suất và tốc độ
lớn nhất của xe đều tiếp tục giảm đi.
Từ đó ta có thể kết luận:
- Việc giảm tỷ số truyền i0 quá trị số hợp lý thì không có lợi vì khi đó công
suất dự trữ và tốc độ lớn nhất của ôtô đều giảm đi.
- Chọn tỷ số truyền i0 hợp lý là đảm bảo cho tốc độ của xe lớn nhất, nhng
cũng có khi đối với ôtô yêu cầu cần phải gia tốc nhanh, thì yêu cầu phải có lợng
dự trữ công suất lớn, còn đối với tốc độ cực đại hầu nh ít sử dụng thì ngời ta chọn
i0 lớn hơn i0 hợp lý một chút. Ví dụ ôtô M-20 sản xuất năm 1947 có i0= 4,7 và
sản xuất 1950 có i0= 5,125.
- Hai phơng pháp xác định tỷ số truyền i0 ở trên học sinh có thể dùng một
phơng pháp để tính đều đợc cả. Để đơn giản và nhanh chóng dễ dàng học sinh có
thể dùng công thức (11) để tính. Nhng nếu tham khảo những xe đã có sẵn cùng
9


với loại xe mình thiết kế thấy trị số i0 có chênh lệch một ít thì không lấy gì làm
lạ.

VI.

Xác định tỉ số truyền của hộp số.

1- Xác định tỷ số truyền ở tay số 1:
Tỷ số truyền của hộp số bắt đầu đợc xác định ở tay số thấp nhất tay số 1.
Tỷ số truyền của tay số 1 đợc xác định sao cho lực kéo tiếp tuyến của ôtô có thể
khắc phục đợc lực cản lớn nhất của đờng đã cho trong đầu đề thiết kế ( max =
f+i).
ih1

max .G.rbx
Memax .i0 .nh

(13)

Mặt khác lực kéo cực đại của ôtô bị hạn chế bởi điều kiện bám cho nên
khi tính ih1 theo công thức (13) ta phải kiểm tra lại theo điều kiện bám.
ih1

.rbx .G.m
Memax .i0 .nh

(14)

mx - Hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đờng

rbx - Bán kính lăn của bánh xe
G

- Trọng lợng toàn bộ của xe (kg)

m - là hệ số phân bố tải trọng động lên cầu chủ động.
Memax- Mômen cực đại của động cơ (kgm)
i0 - Tỷ số truyền của truyền lực chính
nH - Hiệu suất truyền lực chung của toàn bộ xe


- là hệ số bán cực đại giữa lớp với đờng

Gb - Trọng lợng bám (kg)
+ Muốn xác định trọng lợng phân bổ lên các trục học sinh có thể tham
khảo loại xe cho trong đầu đề thiết kế, hoặc có thể xác định theo công thức sau:
- Trọng lợng phân bổ lên trục trớc: Gb1 = G

b
a+b

- Trọng lợng phân bố lên trục sau: Gb 2 = G

b
a+b

a- là khoảng cách từ trọng tâm của xe tới điểm đặt bánh trớc
10


b- là khoảng cách từ trọng tâm của xe tới điểm đặt bánh sau
+ Hệ số phân bố tải trọng động khi tính có thể lấy:
- Đối với cầu trớc: m1= 0.8 0.9

- Đối với cầu sau : m2= 1.1 1.2
+ Hệ số bám có thể chọn trong khoảng = 0.6 0.8 (với đờng nhựa)
2- Xác định tỷ số truyền ở các tay số trung gian:
a- Chọn tỷ số truyền theo cấp số nhân:
+ Đối với hộp số 3 cấp tốc độ:
ih 3 = 1

ih 2 = ih1

+ Đối với hộp số 4 và 5 cấp tốc độ:

ih 4 = 1

ih 3 = 3 ih1

ih 2 = 3 ih21

Tỷ số truyền của tay số 5 (số tăng) đợc xác định theo công thức:
1
ih1

ih 5 = 3

Khi áp dụng công thức tính tay số truyền tăng i h5 thờng có trị số nhỏ. Học
sinh có thể chọn ih5= 0.7 0.8.
b- Chọn hệ thống tỷ số truyền theo cấp số điều hòa. Các tay số trung gian
ta xác định theo công thức sau:
ih 2 =

( n 1)ih1

ih1 + (n 2)

ih 3 =

(n 1)ih1
2ih1 + (n 3)

ihm =

(n 1)ih1
( m 1)ih1 + (n m)

Trong đó n là số tay số
VII. Lập đò thị cân bằng công suất của ôtô.
Phơng trình cân bằng công suất tổng quát của ôtô:
N e = N r + N f + N u N i N j + N mk + N 0

Ne công suất của động cơ (tính bằng mã lực m.1)
11


Nr = Ne (1 Nh) công suất tiêu hao cho ma sát
Pf .V

Nf =

270

=

f .G. cos
- công suất tiêu hao để thắng lực cản (m.1)
270

KFV 3
- công suất tiêu hao cho sức cản của gió
Nw =
3500
Ni =

GV .sin
- công suất tiêu hao cho sức cản lên dốc (m.1)
270

Nj =

G i jv

- công suất tiêu hao cho sức cản tăng tốc
f 270

N mk =
N0 =

Pmk .V
- công suất tiêu hao cho lực cản ở móc
270

M 0 .n0
- công suất tiêu hao cho trục truyền công suất

716.2

Trong đó: vlt là tốc độ lý thuyết; vtt là tốc độ thực tế
Nh chúng ta đã biết công suất kéo ở bánh xe chủ động
N k = N e N r = N e .N H

và có thể viết phơng trình cân bằng công suất dới dạng:
N k = N f + N u Ni N j + N mk + N 0

Công suất d đợc tính theo công thức sau:
Na = Nk Nw

Muốn lập đợc đồ thị cân bằng công suất của ôtô ta phải tính tốc độ chuyển
động của ôtô ở các tay số theo số vòng quay của động cơ (ne) theo công thức sau:
- ở tay số 1: V1 = 0.377

rbx .ne
i0 .ih1

km/giờ

- ở tay số 2: V2 = 0.377

rbx .ne
i0 .ih 2

km/giờ

- ở tay số 3: V3 = 0.377
- ở tay số 4: V4 = 0.377

rbx .ne
i0 .ih 3

km/giờ

rbx .ne
i0 .ih 4

km/giờ
12


- ở tay số 5: V5 = 0.377

rbx .ne
i0 .ih 5

km/giờ

ở đây: rbx- bán kính lăn của bánh xe (tính bằng mét)
ne số vòng quay của động cơ (tính bằng v/phút)
Cho ne những trị số khác nhau từ thấp đến trị số cực đại vào các công thức
nên ở trên để tính và lập thành bảng dới đây:
ne
v1
v2
v3
v4
...

Để tính trị số công suất dùng để thắng các lực cản sự biến thiên của tốc độ
ở các tay số khác nhau ta lập bảng sau đây:
ne
v1
Ne1
N
NK1
N
Na1

Rồi cúng nh bảng trên ta thành lập bảng cho các tay số khác đối với V 2 V3,
V4 ,V5.
Công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn:
Nf =

f .G. cos .v( ml )
270

Đối với đầu thiết kế đã cho ta đã có những trị số f, G, cos là những trị số
cố định, vậy N f = f (V ) là hàm bậc nhất nên muốn vẽ đợc đờng Nf ta chỉ cần xác
định một điểm Na
ứng với Vmax rồi nối với tọa
độ của đồ thị.
I
Na

NaII
NaIII
Nf

13


Hình 4: Đồ thị công suất d

VIII. Lập đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô.
Từ lý thuyết ta đã biết phơng trình cân bằng lực kéo tổng quát cuẩ ôtô nh
sau:
Pk = Pf + Pw + Pi + Pj + Pmk

ở đây:
Pk - là lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động (kg)
Pf = fG cos - lực cản lăn (kg)
Pw =

KFV 2
- lực cản của không khí (kg)
( 3.6) 2

Pi = G sin - lực cản lên dốc (kg)
Pj =

G
i . - lực cản tăng tốc (kg)
g j

Pmk - lực cản của móc kéo

Tính lực kéo ở các bánh xe chủ động theo công thức sau:
Pk =

M k M e .ih .i0 .nH
=
rbx
rbx

pk =

716.2 N e .ih .i0 .nH
rbx .ne

ở đây:
M k - là mômen xoắn ở bánh xe chủ động (kgm)
rbx - bán kính lăn của bánh xe chủ động (mét)
M e - Mômen xoắn của trục khuỷu động cơ (kgm)
N e - Công suất của động cơ (m.1)
ne - số vòng quay của động cơ ứng với Ne (vòng/phút)
14


i0 - Tỷ số truyền của truyền lực chính
ih - Tỷ số truyền của hộp số tùy từng tay số tính toán

Tính trị số Pk ở các truyền khác nhau ta lập bảng sau:
V1(km/h)
ne (v/f)
Ne1 (ml)
PK1 (kG)

Đối với các tay số khác ta cũng lập bảng nh trên cho V2 V3, V4 ,V5.

Tính trị số Pw = f ( v 2 ) và lập thành bảng.
(Pw không tính theo từng số truyền mà tính theo số biến thiên tốc độ nói
chung).
v
v2
P

Xác định lực kéo d cho các số truyền:
Pa = Pk Pw Pa = f ( v )

Ta sẽ lập bảng cho từng số truyền:
v1
PK1
PW1
.......

và tiếp tục lập bảng cho các tay số V2 V3, V4 ,V5.
Từ các số liệu tính toán ở các bảng trên ta đem biểu diễn lên đồ thị lực kéo
tiếp tuyến và lực kéo d theo hình vẽ dới:
Pk
PW
Pf

PkI

Pa
P aI

PkII
PkIII

P a II

P a III

Pf
0

Hình 5: Đồ thị lực kéoVtiếp
tuyến
max

V
0

15

Hình 6: Đồ thị lực kéo d

V


IX.

Lập đó thị đặc tính động lực của ôtô.

Chỉ tiêu về lực kéo Pk cha đánh giá đợc chất lợng ...lực của ôtô này so với
ôtô khác. Bởi vì hai ôtô cùng có lực kéo Pk nh nhau thì ôtô nào có nhân tố cản
không khí bé hơn sẽ có chất lợng động lực tốt hơn và nếu hai ôtô có cùng nhân
tố cản không khí nh nhau, trọng tải nh nhau thì ôtô nào có trọng lợng thiết kế bé

hơn thì ôtô ấy tốt hơn. Vì vậy ta phải tính hệ số phân bố động lực D của ôtô.
D=

Pk Pw Pa
=
G
G

ở đây:
Pk - lực cản tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động (kg)
Pw - lực cản của không khí (kg)
Pa - lực kéo d (kg)

G- Trọng lợng toàn bộ của xe
Tính D = f ( v ) và lập bảng cho từng tay số:
V1
Pa1
D1

Sau đó ta tiếp tục lập bảng cho các tay số khác V2 V3, V4 ,V5.
Để xác định đặc tính động lực của xe khi chở với trọng tải thay đổi ta phải
lập đồ thị D tơng ứng gọi là đồ thị tia ta có:
tg =

D Gx
=
Dx G

ở đây:
- là góc nghiêng của các tia ứng với số phần trăm tải trọng sử

dụng tính từ trục hoành.
D- nhân tố động lực của xe khi chở tải đầy.
Dx- nhân tố động lực của xe khi trọng tải thay đổi
G- Trọng lợng toàn bộ của ôtô khi chở tải đầy (gồm trọng lợng thiết
kế G0 và trọng lợng chở hàng, hành khách theo định mức Ge)

16


Gx- Trọng lợng toàn bộ của ôtô khi chở với trọng tải thay đổi (gồm
trọng lợng thiết kế G0 và trọng lợng hàng thực tế chất lên Gex).
Ta đem chất tải lên xe theo số phần trăm tải trọng định mức Ge, ta sẽ xác
định đợc trọng lợng toàn bộ của xe với trọng lợng chở hàng thực tế Gx từ đó ta
tìm đợc góc tơng ứng với số phần trăm tải trọng nói trên. Ta thành lập theo
bảng sau:
Phần trăm tải trọng tính
theo tải trọng định mức

Quy ra trọng lợng
Gex (kG)

G0 = G0 + Gex

0%
20%
40%
60%
80%
100%

120%
140%
...

Gx
= tg
G



Chú ý: Nếu là xe du lịch và xe buýt thì số phần trăm tải trọng là số chỗ
ngồi.
Từ các số liệu ở bảng trên ta đem biểu diễn lên đồ thị đặc tính động lực
học và đồ thị tia.
100%

Dx

120% 140% 160%

P aI
80%
P aII

60%
40%

P aIII

20%

45

0%

V
0

Dx

Hình 7: Đồ thị đặc tính động lực học và đồ thị tia

Xác định độ dốc lớn nhất của đờng i mà xe có thể khắc phục đợc. ở mỗi số
truyền ta có:
D=f+i
i = D f = tg
17


Sau đó ta lập bảng góc độ lớn nhất của đờng mà xe có thể vợt đợc ở từng
tay số:
Số truyền

Dmax

Tốc độ v (km/h) của xe
ứng với lực Dmax

i = tg

1
2
3
4
5

X.

Lập đồ thị gia tốc của ôtô.
Ta đã biết công thức để xác định gia tốc của ôtô là:
f = ( D )

g


ở đây:
D- nhân tố động lực của xe
- hệ số cản tổng cộng của đờng

g- gia tốc trọng trờng (g = 9.81m/gy2)
- hệ số tính đến ảnh hởng của các khối lợng quay khi tăng tốc

Để đơn giản khi tính j ta tính với trờng hợp xe tăng tốc trên đờng bằng ở
các số truyền do đó = f ( i = 0) và công thức trên có dạng:
j = (D f )

g

Trị số hệ số có thể dùng công thức gần đúng sau đây để tính:
= 1.03 + aih2

a = 0.05 0.07 đối với ôtô du lịch
a = 0.04-0.05 đối với ôtô tải và hành khách
Tính j = f(v) ở các số truyền khác nhau và lập bảng ở từng tay số:
V1
D1
j1

(m/gy2)

1/j1 (m/gy2)
18


Tiếp tục lập bảng cho các tay số V2 V3, V4 ,V5.
Từ các số liệu ở các bảng trên ta lập đồ thị gia tốc và gia tốc ngợc.
1
j

j

0

Hình 8: Đồ thị gia tốc của ôtô

V

V

Hình
9:
Đồ
thị
gia
tốc
ngợc
của
ôtô
0

V max

XI.

Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô.

Để thành lập sự phụ thuộc của thời gian tăng tốc vào tốc độ chuyển động
của ôtô cần tính nhng diện tích ở dới đờng cong 1/j diện tích này tính theo tỷ lệ
trên bản vẽ ta sẽ xác đinh đợc thời gian tăng tốc:
t=

v2

dv
v1 j



ở đây v1 và v2 tốc độ đầu và cuối của giai đoạn tăng tốc.

Để tiện lợi cho tính toán khi lập đồ thị 1/j theo tốc độ v thì phải chọn tỷ lệ
biểu diễn trên các trục tung và trục hoành sao cho hợp lý.
Trên đồ thị 1/j ta chia ra các khoảng tốc độ 5 10 km/g; 10 20 km/g...
Rồi tính diện tích dới đờng cong 1/j với các khoảng tốc độ phân chia ở trên rồi
thành lập bảng để tính ra thời gian tăng tốc.
Từ các số liệu ở bảng trên ta lập đồ thị thời gian tăng tốc theo hình (10)
(Cần chú ý khi tính thời gian tang tốc V chỉ lấy đến 0.95 Vmax thôi).
t
gy

V
0
Hình 10: Đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô
19


XII. Lập đồ thị quãng đờng tăng tốc của ôtô.
Sau khi xác định đợc mối quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc và tốc
đọ chuyển động rời, ta có thể xác định đợc quãng đờng mà ôtô đi đợc sau thời
gian tăng tốc và gọi là quãng đờng tăng tốc. Ta có:
v=

ds
dt

ds = v.dt
Từ đó quãng đờng tăng tốc S trong phạm vi biến đổi của tốc độ từ VI đến
VII đợc xác định từ biểu thức sau:
v II

S = v.dt
vI

Ta sẽ giải tích phân trên bằng phơng pháp đồ thị đã có sẵn theo đồ thị t =
f(v). Ta cần phải tính những diện tích ở dới đờng cong t = f(v) và trục tung. Tiếp
đến căn cứ vào các khoảng tốc độ ở trên để xác định diện tích tơng ứng giữa đờng cong và trục tung., đem những kết quả tính đợc trình bày theo bảng dới đây:
Khoảng tốc độ (km/h)

5ữ10

10ữ20

20ữ30

.......

.......

Diện tích giữa đờng cong t = f(v) với
trục tung ứng với từng khoảng tốc độ
Diện tích tổng cộng
Quàng đờng tăng tốc

Căn cứ vào các số liệu trên bảng, ta vẽ đợc đồ thị quang đờng tăng tốc
theo hình dới:
S
(m)

Hình 11: Đồ thị quãng đờng tăng tốc củaV ôtô
0

XIII. Lập đồ thị đặc tính kinh tế theo đờng đặc tính ngoài của động cơ
ôtô
20


Đồ thị đặc tính kinh tế của ôtô biểu thị mối quan hệ giữa lợng tiêu hoa
nhiên liệu trên 100 km quãng đờng chạy với tốc độ chuyển động khác nhau trên
các loại đờng. Đồ thị này có thể tính toán và xây dựng theo đờng đặc tính ngoài
của động cơ và đồ thị nhân tố động lực học D ở từng tay số.
Mức tiêu hao nhiên liệu của ôtô phụ thụoc không những vào mức tiêu hoa
nhiên liệu của động cơ mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nh trọng lợng G
của xe, nhân tố cản kF của không khí, lực cản của đờng , tốc đọ chuyển động
của xe v và tổn thất ma sát H trong hệ thống truyền lực.
Dựa vào đồ thị này có thể xác định đợc nhanh chóng mức tiêu hao nhiên
liệu trong 100km quãng đờng chạy của ôtô ở những giá trị v và đã biết.
Lợng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ đợc xác định thoe công thức:

Q=

g.N e
=
1000

kFv 3
).g e
13
270.000. H

(Gv +

(kG/h)

Nếu tính lợng tiêu hao nhiên liệu cho 100km quãng đờng chạy và tính
theo lít ta có công thức sau:
kFv 3
(G +
).g e
100.Q'
13
QS =
=
v.
270. H .

(l/100km)

ở đây:
Q: lợng tiêu hao nhiên liệu trong 1giờ (kG/h)
QS: lợng tiêu hao nhiên liệu cho 100km quãng đờng chạy
: hệ số cản tổng cộng của đờng
G: trọng lợng toàn bộ của xe
kF: nhân tố cản không khí của xe
v : tốc độ chuyển động của xe
Ge: suất tiêu hao nhiên liệu của xe
H: hiệu suất truyền lực
: tỷ trọng nhiên liệu
= 0,76 kG/l đối với xăng
21

= 0,86 kG/l đối với dầu điêzen

M260g/mlg e
240220
200
NV Ie - l
VV II -VVV III - -- l
V I -

90,40

4000

0,968

11,320,6 4
29,36,2922
48

181716
151413
12

M

e

II
II I

II

Muốn vẽ đồ thị này sinh viên cần chú ý:
- Căn cứ vào ôtô tham khảo ta vẽ đờng đặc tính Ge vào đồ thị (Ne, ne )
(xem hình dới).
- Trên đồ thị Ne, Ge, ne ta đặt một số khoảng tốc độ v1, v2, v3 ... trên trục
n; số khaỏng tốc độ ở các tay số không nhỏ hơn 5 và đi từ tốc độ nhỏ
nhất đến tốc độ lớn nhất ở từng tay số.
- Căn cứ vào đồ thị D ở mỗi tay số ta có đờng cong D1, D2, D3 ... Trên
mỗi đờng cong D1, D2, D3 ... ta xác định tốc độ ôtô chuyển động hợp lý
nhất ở trên các đờng có hệ số cản tơng ứng.
- Căn cứ vào các khoảng tốc độ ở các tay số 1, 2, 3, ... ta gióng lên đồ thị
Ge, ta sẽ xác định đợc suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ứng với tốc
độ của xe đang chạy.
- Trên cơ sở những số liệu đã xác định đợc ta đa vào công thức tính Qs ở
trên ta sẽ vẽ đợc đờng đặc tính kinh tế của ôtô (xem hình dới)

1018
2026
33
90

3600
e

N

89
1618
2330

80 42

e

3200

65
12
21
50

g

7126
1417
2430
60

e

2400

M

78
1416
2027
70 38

2800

10105
1418
2,404

2000

44
88
1115
0,1830

1600
1000

m,lN

75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15

e

242289
6,5,248015
12,9,085

36,2

33
6
128

1200
22


Đờng đặc tính tốc độ ngoài cuả động cơ

Trong đó:

VI-l : tốc độ ở số lùi có gài số phụ I
VI-I : tốc độ ở tay số I có gài số phụ I
VI-I : tốc độ ở tay số II có gài số phụ I
Q (kg/100km )
...................

16

14

12

10

23
V (km/h)
8

0

20

40

60

80

0


Đờng đặc tính kinh tế của ôtô

Sau khi học xong học sinh tính toán và thành lập các bảng để biểu diễn lên
các đồ thị. Có thể vẽ trên tờ giấy kẻ ly A0 và bố trí theo hình vẽ dới đây:

N
Me
ge

gy

Pf

ne
0

t

j

Pk
PW
Pf

V

V

V

V
0

0

V max

V max

0

Q (kg/100km)

100%

S
(m)

Dx

120% 140% 160%

P aI

16

80%

14

P aII

60%

12

40%

P aIII

20%

10

45

0%

V
Dx

0

V
0

V (km/h)
8

0

20

40

60

80

0

Chú ý
1. Khi sinh viên tính toán và vẽ đồ thị cần phải viết thuyết minh thật tỷ mỉ tất
cả các công thức tính toán, hệ số chọn, lý do chọn và các số liệu tham
khảo khác ... Ngoài ra cần trình bày rõ ràng từng vấn đề tính toán, mục
đích của từng vấn đề tính toán để làm gì, khi vẽ đồ thị phải biết sử dụng
đồ htị một cách thành thạo để đánh giá đợc khả năng động lực và tính kinh
tế ôtô trên cơ sở đố chọn điều kiện sử dụng và tay số sử dụng hợp lý nhất.
2. Sau khi tính toán và vẽ đò thị đặc tính kinh tế của ôtô phải tham khảo suất
tiêu hao nhiên liệu của động cơ Ge lắp trên ôtô cần thiết kế, theo mấu ôtô
tham khảo ở đề bài đã cho.
3. Sau khi thiết kế tính toán xong sinh viên cần rút ra nhứng nhận xét kết quả
để đánh giá chất lợng của xe mà mình thiết kế.
24


Bảng 1: Hệ số cản lăn trung bình f xác định bằng thực
nghiệm đối với những loại đờng khác nhau

Loại mặt đờng và trạng thái của đờng


Đờng nhựa:

f
0,014 ữ 0,018

- Trạng thái tốt

0,018 ữ 0,020

- Trạng thái trung bình


Đờng rải đá dăm

0,020 ữ 0,025



Đờng rải đá

0,023 ữ 0,030



Đờng đất:

0,025 ữ 0,035

- Khô, nện chặt, san bằng

0,050 ữ 0,150

- Sau khi ma


0,100 ữ 0,300

Đờng cát

Bảng 2: Trị số của hệ số bám giữa lốp và đờng

Trạng thái bề mặt
Khô
Ướt

Loại đờng
Đờng nhựa

0,7 ữ 0,8

0,4 ữ 0,5

Đờng đá dăm

0,7 ữ 0,8

0,4 ữ 0,5

Đờng đất

0,5 ữ 0,6

0,3 ữ 0,4

Đờng đất sét

0,5 ữ 0,6

0,3 ữ 0,4

Đờng cát

0,5 ữ 0,6

0,4 ữ 0,5

Bảng 3: Diện tích bề mặt chính diện đối với những loại ôtô khác nhau F = m2

Loại ôtô

F(m2)

25